2016 Fiscal Year Annual Research Report
約３８億年前の地球表層希土類金属元素循環と生命圏の解明
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15J00507
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大友 陽子 北海道大学, 大学院工学研究院, 特別研究員(SPD)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | イスア表成岩帯 / グラファイト / 生命の起源 / モナザイト / CHIME年代測定 / 集束イオンビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2015年に採取した縞状鉄鉱層 (BIF)20試料、及び2003-2007年に採取した25試料の全岩化学分析を行った。全岩化学組成分析結果から、北部石墨片岩及びその周辺のBIFのFe2O3/MgO比が南部よりも低くMgに富む傾向を示すのに対して、南側のBIFはFe2O3/MgO比が高くFeに富むことがわかった。また代表的試料のFE-EPMA分析を行ったところ、緑泥石及び角閃石の化学組成分析においても、北部試料がMgに富み、南部試料はFeに富むという全岩化学組成と同様の傾向を示した。このことから、北部BIFがMgに富む傾向は初生的特徴であると考えられる。これはイスア表成岩帯北部の変堆積岩が火山灰などMgを含む地殻砕屑物が混入するような浅海域で堆積したことを示しており、当時繁茂していた微生物は浅海で繁茂していた光合成細菌であった可能性を示唆するものと考えられる。
FE-EPMAにより石墨片岩中に含まれるモナザイトの定量分析を行った。先行研究と比較すると、本研究のモナザイト組成はより重希土類に欠乏しておりYの負異常を持つことがわかった。このモナザイトに対して、名古屋大学宇宙地球環境研究所年代測定研究部において加藤丈典准教授の協力のもとCHIME年代測定を行ったところ、3630±91Maという年代を示した。この年代から、本研究のモナザイトは砕屑物粒子として混入した場合と、続成-初期変成作用の熱水影響下に、岩石中で晶出した場合の両方がありえることがわかった。
石墨片岩に含まれるモナザイトやゼノタイムの周囲には基質にある細粒グラファイト粒子 (径～数百nm)よりも大きいグラファイト凝集体 (径～数μm)が観察された。この成因を明らかにするため、モナザイトの一部およびグラファイト凝集体を集束イオンビームで切断して薄膜を作製中である。作成した薄膜は透過型電子顕微鏡観察を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2015年度の地質調査では順調に試料採取を行うことが出来たため、2016年度はイスア表成岩帯での地質調査は取りやめた。一方で、本研究で行った希土類鉱物の組成分析及び年代測定から、石墨片岩中希土類鉱物が続成～初期変成作用の熱水の影響を受けている可能性が示唆された。この可能性を検証して石墨片岩中希土類鉱物の生成環境を推定するためには類似環境で生成したことが明確な他の希土類鉱物と比較検討する必要がある。マラウィ・カンガンクンデには、比較的低温の熱水影響下 (200-400℃)で形成されたモナザイトが産出していることが先行研究でわかっている。そこで、2016年9月24日-10月6日にマラウィに赴き、試料採取を行った。今後モナザイトの定量分析を行い、石墨片岩中モナザイトの組成と比較・検討を行う予定である。
2016年度は、宇宙地球環境研究所年代測定研究部においてCHIME年代測定を行った。CHIMEの運営を行っている名古屋大学加藤丈典准教授の協力のもと36回の分析を行ったが、妥当なデータが出たのは計6回と少なかった。しかしながら、粒径～10μm程度のモナザイト粒子であれば測定可能であることがわかった。昨年度の測定数ではまだ不足なため、2017年度も共同研究を行う予定である。
CHIME年代測定のための予備観察に想定より時間がかかったため、BIFの組織観察やシリケイトの定量分析がやや遅れている。一方で、本来予定にはなかったが、新たに発見した石墨片岩中のグラファイトの凝集構造や2015年度に発見したグラファイトを含む岩石についての記載を行った。これらのデータは続成・変成作用中の有機物の変質過程を追う上で重要であり、2017年も継続して分析・観察を行う予定である。
以上のように予定通り進行しなかった部分と、新たな発見により予定外に進行した部分があり、全体としては順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
「現在までの進捗状況」に記載したとおり、BIFの構成鉱物観察・分析が遅れている為、継続してこれを行う。また、石墨片岩中のグラファイト及び新たに発見したグラファイトを含む岩石の記載・詳細観察を行う。4月中には薄片試料の特定箇所からFIBで薄膜を作製して、電子顕微鏡観察を行い、グラファイトの成因を考察する。また、各種グラファイトに対してSIMSによる炭素安定同位体分析を予定している。これらの分析と平行して論文執筆を行う。希土類鉱物の年代測定を主体とした初期地球生命圏に関する結果はNatureに、変成作用の影響評価や古海洋環境復元に関する結果はPrecambrian Research等の専門誌に投稿する予定である。論文は執筆にあたり様々な研究者との議論が必要になってくるが、本年は5月に東北大での議論を行う予定である。また、5月末に日本地球惑星科学連合大会、8月パリで行われるゴールドシュミット国際会議、9月に横浜で行われる日本地球化学会年会での発表を行い、関連研究者と議論する予定である。
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Research Products
(5 results)
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[Presentation] Biosignature recorded in geochemical correlations between organic matter and Fe-bearing minerals in 3.2Ga banded iron formations, Barberton Greenstone Belt, South Africa.2016
Author(s)
Nakajima, R., Ohtomo, Y., Otake, T., Kakegawa, T. and Sato, T.
Organizer
Goldschmidt Conference
Place of Presentation
パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市)
Year and Date
2016-06-26 – 2016-07-01
Int'l Joint Research
