顕生代における宇宙塵大量流入イベントと地球環境への影響

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H00203
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 尾上 哲治 九州大学, 理学研究院, 教授 (60404472)
• 研究分担者: 佐藤 峰南 千葉工業大学, 次世代海洋資源研究センター, 上席研究員 (20773394) ; 曽田 勝仁 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 日本学術振興会特別研究員(PD) (40850459) ; 山下 勝行 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (50322201) ; 高畑 直人 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (90345059)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 地質学 / 地球化学 / 層位・古生物学

研究実績の概要

2020年度の研究では、主に岐阜県舟伏山地域の美濃帯上部ペルム系～三畳系層状チャート・珪質粘土岩を対象に研究を行なった。美濃帯の岩井谷セクションから採取した珪質粘土岩試料については、XRFおよびICP-MS分析による主要・微量元素濃度の測定を行なった。これらの元素情報をもとにした多変量解析から、海洋の酸化還元状態、生物生産、後背地化学風化などの時代変遷について検討を行った。研究の結果、パンサラサ海遠洋・深海環境では、ペルム紀ローピンジアンを通じて還元的な環境へと変化したこと、またこの還元環境への変化は、後背地陸域の化学風化の増加と同時期に起こったことなどが明らかになった。以上の結果については国際誌に投稿し受理された。さらに、岩井谷セクションから採取したペルム紀末の珪質粘土岩試料について、破砕して粉末にした後に真空加熱炉に導入し、高温で加熱してガスを抽出してそのヘリウム同位体を分析した。また今年度は分析データの精度向上のため、ヘリウム分析システムの改造を行なった。
他地域のジュラ紀付加体中に含まれる層状チャートに関しては、大分県津久見地域の秩父帯三畳系チャートについて試料採取を行なった。採取したチャート試料の一部については、フッ化水素酸法で放散虫化石を抽出し、属種の同定および堆積年代の決定を行なった。研究の結果、中期三畳紀アニシアンから後期三畳紀ノーリアンまでの連続した層序を復元することができた。一部の試料については、新しいフッ化水素酸分解法により得られたコノドント化石について年代決定を進めた。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

2020年度の研究のうち、特に研究試料の確保に関しては、コロナ禍により国内外での野外調査ができなかった。そのため2020年度は、これまでの研究で採取された美濃帯のペルム系チャート約200試料を利用して研究を進めた。また、2020年度の研究で予定してた兵庫県丹波帯の前期～中期ペルム系チャートの採取については、緊急事態宣言等の外出制限の影響もあり、試料を確保することができなかった。 3He濃度および3He/4He比の分析に関しては、すでに確保していた美濃帯のペルム系チャートを用いて、バルク試料の加熱法による測定を東京大学の希ガス分析装置を用いて進めることができた。またこれまで採取した美濃帯のペルム系チャートに関しては、海洋の酸化還元状態、生物生産、後背地化学風化といった古環境情報を抽出し、論文として公表することができた。このようにコロナ禍の影響により研究計画が前後してしまったが、成果公表という点ではおおむね順調に進展していると判断されるものの、全体の計画の進捗状況としては「やや遅れている」と判断した。

今後の研究の推進方策

2020年度は、コロナ禍の影響もあり、予定していた年代の試料採取を進めることができなかった。そのため今年度も、引き続き今後の研究に用いる研究試料の採取を進める予定である。2020年度の研究では、美濃帯のペルム系層状チャートから3Heを比較的高い濃度で含む層準があることを発見した。そのため、本年度の研究では、特に他地域のペルム紀付加体チャート試料を確保し、分析に用いる試料を作成する予定である。具体的には、兵庫県に分布する丹波帯のペルム系チャートを採取する予定である。
本年度採取するチャート試料の一部については、昨年度の研究と同様に、フッ化水素酸分解法で放散虫化石を抽出し、属種の同定および堆積年代を決定する。昨年度の実験では、従来のフッ化水素酸分解法とは異なる手法で保存良好なコノドント化石を得ることに成功した。年代決定の精度は放散虫よりコノドント化石が優れているため、この新しい微化石抽出法により得られるコノドント化石を中心に年代決定を進める。宇宙塵フラックスの復元についても、昨年度に引き続き3He濃度および3He/4He比の分析を進める。試料からのHe抽出は、バルク試料の加熱法で行い、測定は希ガス分析装置を用いる。今年度は特にペルム紀試料に着目してHe同位体分析を進める予定であるが、高濃度の3Heが見つかった層準についてはCr同位体分析も行う。

研究成果

• [雑誌論文] Marine osmium isotope record during the Carnian “pluvial episode” (Late Triassic) in the pelagic Panthalassa Ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomimatsu, Y., Nozaki, T., Sato, H., Takaya, Y., Kimura, J.-I., Chang, Q., Naraoka, H., Rigo, M., Onoue, T.
  • 雑誌名: Global and Planetary Change 巻: 197 ページ: 103387
  • DOI: 10.1016/j.gloplacha.2020.103387
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of Deep-Sea Anoxia in Panthalassa During the Lopingian (Late Permian): Insights From Redox-Sensitive Elements and Multivariate Analysis (2021)
  • 著者名/発表者名: Onoue, T., Soda, K., Isozaki, Y.
  • 雑誌名: Frontiers in Earth Science 巻: 8 ページ: 613126
  • DOI: 10.3389/feart.2020.613126
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rapid coupling between solid earth and ice volume during the Quaternary (2021)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara, Y., Yasukawa, K., Fujinaga, K., Nozaki, T., Ohta, J., Sato, H., Kimura, J.-I., Nakamura, K., Yokoyama, Y., Kato, Y.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 5695
  • DOI: 10.1038/s41598-021-84448-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The δ13c_δ18 o variations in marble in the hida belt, Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Harada, H., Tsujimori, T., Kunugiza, K., Yamashita, K., Aoki, S., Aoki, K., Takayanagi, H., Iryu, Y.
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 30 ページ: 12389
  • DOI: 10.1111/iar.12389
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scarcity of chert in upper Lower Triassic Panthalassic deep-sea successions of Japan records elevated clastic inputs rather than depressed biogenic silica burial flux following the end-Permian extinction (2020)
  • 著者名/発表者名: Muto, S., Takahashi, S., Yamakita, S., Onoue, T.
  • 雑誌名: Global and Planetary Change 巻: 195 ページ: 103330
  • DOI: 10.1016/j.gloplacha.2020.103330
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biotic and environmental changes in the Panthalassa Ocean across the Norian (Late Triassic) impact event (2020)
  • 著者名/発表者名: Sato, H., Takaya, Y., Yasukawa, K., Fujinaga, K., Onoue, T., Kato, Y.
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 7 ページ: 61
  • DOI: 10.1186/s40645-020-00371-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Birth and death of seamounts in the Panthalassa Ocean: Late Triassic to Early Jurassic sedimentary record at Mount Sambosan, Shikoku, Southwest Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Peybernes, C., Peyrotty, G., Chablais, J., Onoue, T., Yamashita, D., Martini, R.
  • 雑誌名: Global and Planetary Change 巻: 192 ページ: 103250
  • DOI: 10.1016/j.gloplacha.2020.103250
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Late Triassic Extinction at the Norian/Rhaetian boundary: Biotic evidence and geochemical signature (2020)
  • 著者名/発表者名: Rigo, M., Onoue, T., Tanner, L.H., Lucas, S.G., Godfrey, L., Katz, M.E., Zaffani, M., Grice, K., Cesar, J., Yamashita, D., Maron, M., Tackett, L.S., Campbell, H., Tateo, F., Concheri, G., Agnini, C., Chiari, M., Bertinelli, A.
  • 雑誌名: Earth-Science Reviews 巻: 204 ページ: 103180
  • DOI: 10.1016/j.earscirev.2020.103180
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The asynchronous disappearance of conodonts: New constraints from Triassic-Jurassic boundary sections in the Tethys and Panthalassa (2020)
  • 著者名/発表者名: Du, Y., Chiari, M., Kar_di, V., Nicora, A., Onoue, T., P_lfy, J., Roghi, G., Tomimatsu, Y., Rigo, M.
  • 雑誌名: Earth-Science Reviews 巻: 203 ページ: 103176
  • DOI: 10.1016/j.earscirev.2020.103176
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Middle-Late triassic radiolarian assemblages from chert clasts of the Excelsior Gulch conglomerate (Wallowa terrane, Oregon, U.S.A.) (2020)
  • 著者名/発表者名: Khalil, H., Baumgartner, P.O., Onoue, T., Piero, N.D., Stanley, G., Rigaud, S., Martini, R.
  • 雑誌名: Revue de Paleobiologie 巻: 39 ページ: 565-579
  • DOI: 10.5281/zenodo.4465568
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Groundwater oxygen anomaly related to the 2016 Kumamoto earthquake in Southwest Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Sano, Y., Onda, S., Kagoshima, T., Miyajima, T., Takahata, N., Shibata, T., Nakagawa, C., Onoue, T., Kim, N.K., Lee, H., Kusakabe, M., Pinti, D.L.
  • 雑誌名: Proceedings of the Japan Academy Series B: Physical and Biological Sciences 巻: 96 ページ: 322-334
  • DOI: 10.2183/PJAB.96.024
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Geochemistry, geochronology and petrogenesis of Maya Block granitoids and dykes from the Chicxulub Impact Crater, Gulf of M_xico: Implications for the assembly of Pangea (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhao, J., Xiao, L., Gulick, S.P.S., Morgan, J.V., Kring, D., Fucugauchi, J.U., Schmieder, M., de Graaff, S.J., Wittmann, A., Ross, C.H., Claeys, P., Pickersgill, A., Kaskes, P., Goderis, S., Rasmussen, C., Vajda, V., Ferri_re, L., Feignon, J.-G., Chenot, E., Perez-Cruz, L., Sato, H., Yamaguchi, K.
  • 雑誌名: Gondwana Research 巻: 82 ページ: 128-150
  • DOI: 10.1016/j.gr.2019.12.003
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Probing the hydrothermal system of the chicxulub impact crater (2020)
  • 著者名/発表者名: Kring, D.A., Sato, H., et al.
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 6 ページ: 3053
  • DOI: 10.1126/sciadv.aaz3053
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Exotic origin of Pingtan Island in the Pingtan-Dongshan Metamorphic Belt (SE China): Zircon U-Pb age and Hf isotope evidences (2020)
  • 著者名/発表者名: Lin, J.-W., Lee, C.-Y., Chen, C.-H., Sano, Y., Takahata, N., Chung, S.-L.
  • 雑誌名: Lithos 巻: 374-375 ページ: 105701
  • DOI: 10.1016/j.lithos.2020.105701
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evidence for early asteroidal collisions prior to 4.15 Ga from basaltic eucrite phosphate U_Pb chronology (2020)
  • 著者名/発表者名: Koike, M., Sano, Y., Takahata, N., Iizuka, T., Ono, H., Mikouchi, T.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 549 ページ: 116497
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2020.116497
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] NanoSIMS U-Pb dating of fossil-associated apatite crystals from Ediacaran (~570 Ma) Doushantuo Formation (2020)
  • 著者名/発表者名: Chung, C.-H., You, C.-F., Schopf, J.W., Takahata, N., Sano, Y.
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 349 ページ: 105564
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2019.105564
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] In-situ U_Pb dating of monazite, xenotime, and zircon from the Lantian black shales: Time constraints on provenances, deposition and fluid flow events (2020)
  • 著者名/発表者名: Liu, Y.-H., Lee, D.-C., You, C.-F., Takahata, N., Iizuka, Y., Sano, Y., Zhou, C.
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 349 ページ: 105528
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2019.105528
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Chondrules reveal large-scale outward transport of inner Solar System materials in the protoplanetary disk (2020)
  • 著者名/発表者名: Williams, C.D., Sanborn, M.E., Defouilloy, C., Yin, Q.-Z., Kita, N.T., Ebel, D.S., Yamakawa, A., Yamashita, K.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 117 ページ: 23426-23453
  • DOI: 10.1073/pnas.2005235117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Exploring the efficiency of stepwise dissolution in removal of stubborn non-radiogenic Pb in chondrule U-Pb dating (2020)
  • 著者名/発表者名: Merle, R., Amelin, Y., Yin, Q.-Z., Huyskens, M.H., Sanborn, M.E., Nagashima, K., Yamashita, K., Ireland, T.R., Krot, A.N., Sieber, M.J.
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 277 ページ: 1-20
  • DOI: 10.1016/j.gca.2020.03.010
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Geographic variation of Sr and S isotope ratios in bottled waters in Japan and sources of Sr and S (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakano, T., Yamashita, K., Ando, A., Kusaka, S., Saitoh, Y.
  • 雑誌名: Science of the Total Environment 巻: 704 ページ: 135449
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.135449
  • 査読あり
• [雑誌論文] Revisiting Pb isotope signatures of Ni-Fe alloy hosted by antigorite serpentinite from the Josephine Ophiolite, USA (2020)
  • 著者名/発表者名: Kakefuda, M., Tsujimori, T., Yamashita, K., Iizuka, Y., Flores, K.E.
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 115 ページ: 21-28
  • DOI: 10.2465/JMPS.190731A
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] パンサラサ海遠洋性層状チャートに記録されたカーニアン“湿潤期”における海水オスミウム同位体変動 (2020)
  • 著者名/発表者名: 冨松 由希，野崎 達生，佐藤 峰南，高谷 雄太郎，木村 純一，常 青，奈良岡 浩，Manuel Rigo，尾上 哲治
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
• [学会発表] Upper Triassic (Rhaetian) conodont biostratigraphy of the Panthalassa Ocean and the final extinction of conodonts at the end-Triassic (2020)
  • 著者名/発表者名: 尾上 哲治，山崎栞奈，冨松 由希，Yixing Du，山下 大輔，曽田 勝仁，Manuel Rigo
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
• [学会発表] New morphotypes, cell-wall structures, and elemental distribution of the Gunflint microfossils (2020)
  • 著者名/発表者名: Sasaki K., Ishida A., Takahata N., Sano Y. and Kakegawa T.
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2020
  • 国際学会
• [学会発表] New morphotypes, cell-wall structures, and elemental distribution of the Gunflint microfossils (2020)
  • 著者名/発表者名: 笹木晃平, 石田章純, 高畑直人, 佐野有司, 掛川武
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
• [学会発表] カナダ・ラブラドール地方の堆積岩の年代測定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 須藤克誉, 鹿児島渉悟, 高畑直人, 佐野有司, 澤木佑介, 小宮剛, David Bekaert, Michael Broadley, Bernard Marty
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
• [学会発表] 太平洋赤色泥における白亜紀_古第三紀境界付近の古地磁気記録 (2020)
  • 著者名/発表者名: 臼井洋一，山崎俊嗣，大田隼一郎，佐藤峰南，石川晃
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合