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2011 年度 実績報告書

分子の構造から探るタングステン安定同位体比の古海洋酸化還元の指標としての可能性

研究課題

研究課題/領域番号 23840058
研究機関独立行政法人海洋研究開発機構

研究代表者

柏原 輝彦  独立行政法人海洋研究開発機構, 地球内部ダイナミクス領域, ポストドクトラル研究員 (70611515)

キーワードXAFS / 同位体 / タングステン / 鉄マンガン酸化物
研究概要

本研究の目的は、現在の酸化的海洋環境においてタングステンの濃度や同位体比に大きな影響を与える鉄マンガン酸化物への吸着反応に着目し、吸着の際にタングステンの同位体比が変動するかどうかを、そのメカニズムと共に、分子の構造と同位体比の両面から明らかにすることである。
本年度は、主に実験室系における基本的な検討を行った。まず、鉄マンガン酸化物の主な構成成分である水酸化鉄とマンガン酸化物を実際に合成し、タングステンを吸着させた。その後、固相および液相それぞれについて、タングステンの構造、吸着量を放射光実験およびICP-MSによって調べた。微量に含まれるタングステンの吸着構造の詳細解析のために、結晶分光器を用いた新規分析手法を導入し、天然の鉄マンガン酸化物中のタングステンの構造解析に初めて成功した。それにより、タングステンは水酸化鉄とマンガン酸化物の両固相に対して、吸着の際に分子の構造変化を示すことを明らかにした。これは、同族元素であり、古海洋の酸化還元指標として広く用いられているモリブデンとは対称的であり、これまでに一切報告されてこなかった現象である。この結果に基づくと、化学的性質の似通ったモリブデンとタングステンは、海洋の酸化還元状態によっては、同位体的な挙動はまったく異なる可能性がある。このように、今後、化学的に類似しながらも、同位体的挙動が異なるモリブデンとタングステンを合わせて分析することで、地質学的試料のもつ酸化還元状態に関する情報をより詳細に引き出せる可能性があることが分かった。

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

今年度の目標である分子の構造解析を予定通り実現し、現在論文を投稿中であるため。

今後の研究の推進方策

今後は、タングステンの同位体比を測定し、今年度明らかにした分子の構造情報とどのように対応するのか、天然試料中でも同様の現象が見られるか、などについて明らかにする予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Molecular-scale mechanisms of distribution and isotopic fractionation of molybdenum between seawater and ferromanganese oxides2011

    • 著者名/発表者名
      T. Kashiwabara, Y. Takahashi, M. Tanizmizu, Akira Usui
    • 雑誌名

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      巻: 75 ページ: 5762-5784

    • DOI

      DOI:10.1016/j.gca.2011.07.022

    • 査読あり
  • [学会発表] 表面錯体構造の比較に基づく鉄マンガン酸化物への吸着におけるモリブデン同位体分別機構の解明2011

    • 著者名/発表者名
      柏原輝彦, 高橋嘉夫
    • 学会等名
      2011年度日本地球化学第58回会年会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2011-09-16
  • [学会発表] Molecular-scale mechanism of Mo isotopic fractionation during adsorption on ferromanganese oxides2011

    • 著者名/発表者名
      Teruhiko Kashiwabara, Yoshio Takahashi
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      Prague Congress Centre
    • 年月日
      2011-08-18
  • [学会発表] Speciation of Tungsten in Natural Ferromanganese Oxides Using Wavelength Dispersive XAFS2011

    • 著者名/発表者名
      T. Kashiwabara, Y. Takahashi
    • 学会等名
      ICAS2011
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2011-05-25
  • [学会発表] 表面錯体構造の比較解析に基づく鉄マンガン酸化物への吸着に伴うモリブデンの同位体分別機構の解明2011

    • 著者名/発表者名
      柏原輝彦, 高橋嘉夫
    • 学会等名
      地球惑星科学連合2011年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ
    • 年月日
      2011-05-23
  • [産業財産権] 海底熱水鉱物資源の回収方法及び回収システム2012

    • 発明者名
      高井研、猿橋具和、宮崎純一、澤田郁郎、渋谷岳造、川口慎介、石橋純一郎、野崎達生、柏原輝彦、中村謙太郎、鈴木勝彦
    • 権利者名
      独立行政法人海洋研究開発機構
    • 産業財産権番号
      特願2012-026705
    • 出願年月日
      2012-02-09

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公開日: 2013-06-26  

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