研究課題
初期地球進化解読に向け、分析法の開発と太古代地質体の調査と岩石試料採取を行った。前者に関しては、主に三つの事柄を行った。一つ目は本科研費で導入したElement XRの立ち上げと微量元素や白金族元素分析、187/188Os同位体比測定の最適化を行った。二つ目は、超高精度Nd同位体分析を行うためにその技術開発を行った。従来、Nd同位体比は1つのcup configurationにより長時間測定するstatic法や、複数のstatic法を組み合わせるmulti static法により測定されてきた。しかし、これらの方法は検出器の長期使用による劣化によって、測定されるNd同位体比がシフトするという問題があった。そこで、dynamic法の開発を行った。その結果、長期間の測定においてstatic法では142Nd/144Nd比が100 ppm以上の変動を見せるのに対し、dynamic法では±4 ppmの繰り返し再現性で測定することができた。これは世界最高レベルの分析精度であり、前年度に開発したNdの化学分離法と合わせ、初期地球試料の超高精度Nd同位体分析をルーチンで測定可能にすることに成功した。三つ目として、冥王代ジルコン研究のために92Nb→92Zr分析法を開発し、石質隕石のNb-Zr同位体分析を行い、太陽系形成時の92Nb-92Zr同位体組成を決定した。カナダ北西部、アカスタ片麻岩体で地質調査を行い、苦鉄質岩の分布と周囲の花崗岩質片麻岩との関係を詳しく調査した結果、その苦鉄質岩は花崗岩に構造的に切られており、地球最古の岩石であることがわかった。また、その苦鉄質岩のRe-Os同位体分析を行った結果、約42億年前の年代が得られた。カナダ・サグレックの地球最古の泥質岩中の炭質物の炭素同位体分析の結果、それらが生命由来であることがわかった。現存する最古の生命の証拠となる。
1: 当初の計画以上に進展している
本年度、高精度Nd同位体分析法がルーチン化された。これは当初予定より大幅に前倒しされており、極めて順調に計画が進んでいると言える。そして、アカスタ片麻岩体苦鉄質岩の５試料を予察的に分析した。また、冥王代ジルコンのジルコニウム同位体（92Nb→92Zr）分析法は、当初想定していなかった新規の分析法であり、その確立は今後の冥王代ジルコンのZr同位体分析によって、初期地球進化解読に新たな知見をもたらすことが期待される。また、アカスタ片麻岩体の苦鉄質岩のRe-Osアイソクロン年代によって、その岩石が42億年前に形成されたことと、極めて異常なOs同位体初期値を持つことが示された。これにより、絶対年代によっても、この岩石が地球最古の岩石であることが示された。また、その異常な初期値は初期地球における核形成や後期重爆撃について、新たな知見をもたらすことが期待される。また、最古の堆積岩（>39億年前）から、生命由来であることを示す12Cに富む炭質物が発見された。これまでの最古の生命の痕跡はイスア（38.1億年前）の炭質物だったので、従来の記録を大幅に更新する。また、最古の縞状鉄鉱層の微量元素分析から、初期地球の海洋はNiやCoに富み、V, ZnやUに枯渇していることがわかった。また、北中国アンシャン地域の片麻岩中のジルコンのU-Pb年代測定の結果、それが38億年前に形成されたことを示すことができた。以上、当初計画以上の様々な新知見が得られており、極めて順調に計画が進展していると言える。
平成28年度は、カナダ、ヌブアギツック表成岩帯の地質調査を行い、特に表成岩帯内部の地質調査と超塩基性岩、苦鉄質岩や堆積岩の試料採取を行う。また、開発された高精度Nd同位体分析をアカスタ片麻岩体苦鉄質岩に適用し、初期地球におけるNd同位体進化を解読する。カナダ・ラブラドル・サグレック岩体、北中国、グリーンランド・イスア地域の片麻岩体中のジルコンのHf同位体を分析する。カナダ・ラブラドル・サグレック岩体やグリーンランドイスア地域の炭酸塩岩や縞状鉄鉱層の微量元素を分析し、冥王代から初期太古代の海洋組成を推定する。また、サグレック岩体の泥質岩中の炭質物の微量元素組成やそれに伴う硫化物のFe同位体を分析し、それらの炭質物の由来となった生命種の特定を進める。
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