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2020 年度 実績報告書

石筍とトゥファのレアアイソトープで復元する温暖期日本列島の高解像度気候記録

研究課題

研究課題/領域番号 20H00191
研究機関東京大学

研究代表者

狩野 彰宏  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (60231263)

研究分担者 堀 真子  大阪教育大学, 教育学部, 准教授 (00749963)
仙田 量子  九州大学, 比較社会文化研究院, 准教授 (50377991)
坂井 三郎  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), 主任研究員 (90359175)
柏木 健司  富山大学, 学術研究部理学系, 准教授 (90422625)
奥村 知世  高知大学, 海洋コア総合研究センター, 特任助教 (90750000)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード石筍 / トゥファ / 古気候 / 炭酸凝集同位体 / 完新世
研究実績の概要

本研究ではこれまで測定されてこなかった2つのレアアイソトープ(炭酸凝集同位体と17O異常)を日本列島で採集した石筍とトゥファに適用し,過去10数万年間の気温と降水現象を定量的に復元することにある。
今年度は鹿児島県徳之島,新潟県糸魚川市において石筍とトゥファの調査を行った。採集した試料については,酸素・炭素安定同位体比,放射性炭素,U-Th同位体組成,炭酸凝集同位体などの測定に加え,X線CTスキャンを用いた3次元微細構造の観察を行った。その結果,徳之島で採集した石筍およびトゥファ,静岡県浜松市の石筍などで年代モデルを確立するとともに過去1ま万年間の降水量に関する記録を抽出することができた。
また,高解像度測定のための膨大な数の試料作成を正確かつ迅速に行うため,マイクロミリングシステムを導入した。
得られた研究成果のうち,1) 広島県神石高原町で採集した石筍の炭酸凝集同位体を用いて,過去1.8万年間の平均気温変化と降水の酸素同位体比の変化を復元した論文と, 2) 新潟県糸魚川市の最終氷期の石筍の分析結果から,日本海表層での塩分濃度低下を示した論文を,それぞれ国際誌に公表した。2つの論文は先行研究には見られない斬新な内容を含んでいる。さらに,同位体測定のためのガス前処理測定に関する特許を2件登録した。
なお,17O異常の測定システムについてはレビュー論文を国内誌に公表するとともに,基礎実験を行い,同位体種固有のピーク定量について改善の予知があることがわかった。今後は最適な分析条件を明らかにし,測定誤差を現在の1/5程度に縮小する必要がある。問題点は明らかであり,それらを解決することで来年度中の完成が見込まれる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

コロナ禍で一部の予定されていた調査と分析が出来なかったが,炭酸凝集同位体温度計の分析などに大きな進展が見られ,順調に成果が得られている。国際誌に公表した2編の論文は,過去1.8万年間の気温変化を定量的に示した点,最終氷期の日本海の海洋構造が石筍酸素同位体比に反映されること示した点で,先行研究には見られない斬新な内容を含んでいる。
また,設備備品で導入したマイクロミリングシステムが順調に稼働し,予想以上に分析作業の効率が向上した。

今後の研究の推進方策

昨年度から継続して調査する鹿児島県徳之島と新潟県糸魚川の石筍とトゥファに加え,高知県土佐山田町(狩野・柏木・奥村)および奈良県天川村(堀)の石筍についての本格的な調査に入る。これらの石筍については台湾大学の沈教授に年代測定を依頼する。また,酸素・炭素安定同位体(狩野・奥村・坂井),炭酸凝集同位体(仙田)および微量元素(堀)を測定し,着実に古気候指標となるデータを集積する。また,今年度から参加する齊藤が石筍に含まれる有機成分を解析し,新たな古気候プロキシの開発を進める。
17O異常の測定システムについては赤外線レーザー分光計をベースに開発し,坂井と狩野が基礎実験を継続して,本年度中の完成を目指す。ここでは,13C17O16Oという凝集同位体種を用いた新たな温度計の開発を目指す。そのために最適波長領域のレーザー光源などを購入する必要がある。
また,古気候的内容と同位体分析に関する内容についての成果は,順次,学会発表と論文により公表する。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] アリゾナ大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      アリゾナ大学
  • [国際共同研究] 台湾大学(その他の国・地域)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      台湾大学
  • [雑誌論文] “Influences of temperature and the meteoric water δ18O value on a stalagmite record in the last deglacial to middle Holocene period from southwestern Japan”2021

    • 著者名/発表者名
      Kato H.、Amekawa S.、Hori M.、Shen C.-C.、Kuwahara Y.、Senda R.、Kano A.
    • 雑誌名

      Quaternary Science Reviews

      巻: 253 ページ: 106746~106746

    • DOI

      10.1016/j.quascirev.2020.106746

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Stalagmite evidence for East Asian winter monsoon variability and 18O-depleted surface water in the Japan Sea during the last glacial period2021

    • 著者名/発表者名
      Amekawa S.、Kashiwagi K.、Hori M.、Sone T.、Kato H.、Okumura T.、Yu T.-L.、Shen C.-C.、Kano A.
    • 雑誌名

      Progress in Earth and Planetary Science

      巻: 8 ページ: 1~15

    • DOI

      10.1186/s40645-021-00409-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 炭酸塩の安定同位体レーザー吸収分光法の開拓2021

    • 著者名/発表者名
      坂井三郎
    • 雑誌名

      ぶんせき

      巻: 2021(2) ページ: 52~56

  • [雑誌論文] Resetting Southern Tibet: The serious challenge of obtaining primary records of Paleoaltimetry2020

    • 著者名/発表者名
      Quade J.、Leary R.、Dettinger M.P.、Orme D.、Krupa A.、DeCelles P.G.、Kano A.、Kato H.、Waldrip R.、Huang W.、Kapp P.
    • 雑誌名

      Global and Planetary Change

      巻: 191 ページ: 103194~103194

    • DOI

      10.1016/j.gloplacha.2020.103194

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] A combination of fossil shell- and stalagmite-based paleoclimate reconstructions from an archaeological site of Okinawa Island, Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Asami, R., Hondoh, R., Uemura, R., Shinjo, R., Shen, C.-C., Kano, A., Fujita, M., Yamazaki, S., Takayanagi, H., Iryu, Y.
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
  • [学会発表] 鹿児島県徳之島のトゥファに記録された過去200年間の気候条件2020

    • 著者名/発表者名
      村田彬・加藤大和・狩野彰宏
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
  • [学会発表] The paleo ocean temperature recorded in carbonate cllumped isotope of early Pleistocene fish otolith fossils from the Dainichi Formation of the Kakegawa Group, Shizuoka2020

    • 著者名/発表者名
      Kato, H., Amekawa, S., Kano, A.
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
  • [学会発表] 石筍酸素同位体の意味2020

    • 著者名/発表者名
      狩野彰宏
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
    • 招待講演
  • [学会発表] レーザーアブレーションICPMSが実現する高精度炭素安定同位体比分析に向けた取り組み2020

    • 著者名/発表者名
      浅沼尚・山本康太・平田岳史・狩野彰宏
    • 学会等名
      日本地球化学会
  • [備考] 古気候

    • URL

      http://www-gbs.eps.s.u-tokyo.ac.jp/~kano/paleoc.html

  • [産業財産権] Preprocessing apparatus for gas analysis2020

    • 発明者名
      Saburo Sakai
    • 権利者名
      Saburo Sakai
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      US 10,697,865 B2
    • 外国
  • [産業財産権] ガス分析用前処理装置2020

    • 発明者名
      坂井三郎
    • 権利者名
      2021
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      6838256

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公開日: 2021-12-27  

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