初期原生代の大気酸素上昇の定量的予測:極低酸素風化環境下でのFeの挙動

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21340157
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 村上 隆 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (00253295)
• 研究分担者: 小暮 敏博 東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (50282728) ; 宇都宮 聡 九州大学, 大学院・理学系研究院, 准教授 (40452792)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 生体・環境鉱物 / 大気進化 / 古土壌 / Fe / 風化 / 酸化速度

研究概要

風化現象は鉱物-水-大気反応であるので、風化帯はその時の大気の記録を残している。特にFeは大気酸素濃度により、風化帯での濃度が変化する。低酸素下での鉱物溶解速度とFe酸化速度実験、古土壌(風化を受けた古い時代の土壌)解析、風化モデルにより、25から20億年前の5億年の間に、大気酸素濃度が<10^<-6>気圧から> 10^<-3>気圧に徐々に上昇したことがわかった。海洋組成、生物もこれに合わせて変化、進化したと予想される。

研究成果

• [雑誌論文] Relationships between Fe redistribution and PO_2 during mineral dissolution under low O_2 conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugimori, H., Kanzaki, Y., Murakami, T.
  • 雑誌名: Geochimicaet Cosmochimica Acta 巻: 84 ページ: 29-46
  • DOI: DOI:10.1016/j.gca.2012.01.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Early Proterozoic weathering processes under low O2 conditions reconstructed from a 2. 45-Ga paleosol in Pronto (2011)
  • 著者名/発表者名: Murakami, T., Kasama, T., Utsunomiya, S.
  • 雑誌名: Canada, American Mineralogist 巻: 96 ページ: 1613-1623
  • DOI: doi:10.2138/am.2011.3821doi:10.2138/am.2011.3821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solute distribution in porous rhyolite as evaluated by sequential centrifugation (2011)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, T. Nakashima, S., Murakami, T., Mercury, L., Kirino, Y.
  • 雑誌名: Applied Geochemistry 巻: 26 ページ: 1524-1534
  • DOI: doi:10.1016/j.apgeochem.2011.06.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantification of atmospheric oxygen levels during the Paleoproterozoic using paleosol compositions and iron oxidation kinetics (2011)
  • 著者名/発表者名: Murakami, T., Sreenivas, B., Das Sharma, S., Sugimori, H.
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 75 ページ: 3982-4004
  • DOI: doi:10.1016/j.gca.2011.04.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear dependence ofthe oxidation rate of Fe(II) ondissolved oxygen under low O2conditions in aqueous solutions (2011)
  • 著者名/発表者名: Sugimori, H., Kanzaki, Y., Yokota, K., Murakami, T.
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical andPetrological Sciences 巻: 106 ページ: 142-152
  • DOI: doi:10.2465/jmps.101105b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unraveling the stackingstructure in tubular halloysite using anew TEM with computer-assistedminimal-dose system (2011)
  • 著者名/発表者名: Kogure, T., K. Mori, Y. Kimura, and Y. Takai
  • 雑誌名: Am. Mineral. 巻: 96 ページ: 1776-1780
  • DOI: doi:10.2138/am.2011.3907
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and characterization of nanosize dtripuhyite in soil near Sb mine tailings (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Mitsunobu, Y. Takahashi, S. Utsunomiya, M. Marcus, Y. Terada, T. Iwamura, & M. Sakata
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 96 ページ: 1171-1181
  • URL: http://ammin.geoscienceworld.org/content/by/year
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetic theory ofcrystallization of nanoparticles (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsukimura, K., Suzuki, M., Suzuki, Y., Murakami, T.
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 10 ページ: 3596-3607
  • DOI: doi:10.1021/cg100488t
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of the oxidation state ofradiogenic Pb in natural zircon usingX-ray absorption near-edge structure (2010)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., Takahashi, Y., Horie, K, Shimizu, H., Murakami, T.
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 37 ページ: 249-254
  • DOI: doi:10.1007/s00269-009-02330-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Precipitationand alteration of coffinite(USiO4 nH2O) in the presence of apatite (2010)
  • 著者名/発表者名: A. P. Deditius, S. Utsunomiya, V. Pointeau, & R. C. Ewing
  • 雑誌名: European Journal of Mineralogy 巻: 22 ページ: 75-88
  • URL: http://eurjmin.geoscienceworld.org/content/by/year
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stacking disorder in asedimentary kaolinite (2010)
  • 著者名/発表者名: Kogure, T., C. T. Johnston, J. E. Kogeland D. Bish
  • 雑誌名: Clays Clay Miner. 巻: 58 ページ: 63-72
  • DOI: DOI:10.1346/CCMN.2010.0580106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetics of biotite dissolution andFe behavior under low 02 conditions andtheir implications for Precambrian weathering (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugimori, H., Yokoyama, T., Murakami, T.
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 73 ページ: 3767-3781
  • DOI: doi:10.1016/j.gca.2009.03.034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modification to the crystalstructure of chlorite during earlystages of its dissolution (2009)
  • 著者名/発表者名: Kameda, J., Sugimori, H., Murakami, T.
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 36 ページ: 537-544
  • DOI: doi:10.1007/s00269-009-0299-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formationof rare earth phosphate minerals in 2. 45-Ga paleosol (2009)
  • 著者名/発表者名: Ichimura, K., Murakami, T.
  • 雑誌名: Journal ofMineralogical and Petrological Sciences 巻: 104 ページ: 86-91
  • DOI: doi:10.2465/jmps.081021d
  • 査読あり
• [雑誌論文] A structuralmodel for charoite (2009)
  • 著者名/発表者名: Rozhdestvenskaya, I. V., T. Kogure, E. Abe and V. A. Drits
  • 雑誌名: Miner. Mag. 巻: 73 ページ: 883-890
  • DOI: DOI:10.1180/minmag.2009.073.2.883
  • 査読あり
• [雑誌論文] Groundwater Nanoparticles inthe Far-field at the Nevada Test Site : Mechanism for Radionuclide Transport (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Utsunomiya, A. B. Kersting, & R. C. Ewing
  • 雑誌名: Environmental Science & Technology 巻: 43 ページ: 1293-1298
  • URL: http://pubs.acs.org/loi/esthag
  • 査読あり
• [学会発表] 風化モデルによる大氷河期時代の大気酸素レベルの考察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 村上隆・菅崎良貴
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 茨城
  • 年月日: 20110909-11
• [学会発表] Fe(II) oxidation under very low 02 conditions : New rate law and its implication (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅崎良貴・村上隆
  • 学会等名: the 21th Annual V. M. Goldschmidt Conference
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 20110814-19
• [学会発表] 極低酸素条件下における溶存Fe(II)の酸化-速度、機構とその適用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅崎良貴・村上隆
  • 学会等名: 地球惑星科学連合学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20110522-27
• [学会発表] Kinetic theory of crystallization of nanoparticles (2010)
  • 著者名/発表者名: 月村勝宏・鈴木正哉・鈴木庸平・村上隆
  • 学会等名: the 10th Conference ofthe Asian Crystallographic Association
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 20101031-1103
• [学会発表] 初期原生代の大陸風化による微量元素の挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松浦圭・村上隆・張銘
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 20100923-25
• [学会発表] Application of Fe oxidation kinetics to Precambrianpaleosols for the estimation ofatmospheric oxygen levels (2010)
  • 著者名/発表者名: 村上隆・B. Sreenivas
  • 学会等名: 20th General Meeting of the InternationalMineralogical Association
  • 発表場所: Budapest, Hungary
  • 年月日: 20100821-27
• [学会発表] Weathering underlow 02 conditions : Interpretation ofPaleoproterozoic paleosols (2010)
  • 著者名/発表者名: 村上隆・B. Sreenivas
  • 学会等名: the 20th Annual V. M. Goldschmidt Conference
  • 発表場所: Knoxville, TN
  • 年月日: 20100613-18
• [学会発表] 低酸素条件下での鉱物の溶解速度とFeの酸化速度 (2009)
  • 著者名/発表者名: 村上隆
  • 学会等名: 日本地球化学会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 20090915-17
• [学会発表] Olivineの溶解によるFeの再分配と酸素分圧の関係 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉森博和・村上隆
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20090908-10
• [学会発表] O_2 evolution in thePaleoproterozoic : Experimentalsimulation of the relationships between Fe in paleosols and PO2 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉森博和・村上隆
  • 学会等名: the 19th AnnualV. M. Goldschmidt Conference
  • 発表場所: Davos, Switzerland
  • 年月日: 20090621-26
• [学会発表] 初期原生代の大気酸素上昇 (2009)
  • 著者名/発表者名: 村上隆・B. Sreenivas
  • 学会等名: 地球惑星科学連合学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20090516-21
• [備考]
  • URL: http://www-gbs.eps.s.u-tokyo.ac.jp/murakami/