2023 Fiscal Year Final Research Report

Understanding biosphere-hydrosphere-atmosphere-lithosphere interactions 3.2 billion years ago with an international continental drilling program

Research Project

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Project/Area Number	20H00184
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	Otake Tsubasa 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80544105)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	石田章純東北大学, 理学研究科, 助教 (10633638) 杉谷健一郎名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (20222052) AGANGI ANDREA 秋田大学, 国際資源学研究科, 教授 (20840812) 掛川武東北大学, 理学研究科, 教授 (60250669) 大友陽子北海道大学, 工学研究院, 助教 (80612902)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	科学掘削 / 縞状鉄鉱層 / 磁鉄鉱 / クロム / 炭素質物質 / 地球表層環境 / 光合成 / 鉄同位体
Outline of Final Research Achievements	We participated BASE (Barberton Archean Surface Environments ) project funded by ICDP (International Continental Drilling Program). The cores in 2021-2022 were drilled in 8 holes at 5 sites with the total length of 3131 m from the Moodies Group, Barberton Greenstone Belt in South Africa. This is one of the longest cores obtained in the ICDP, and expected to record oldest coastal area on the early Earth. Our preliminary geochemical and mineralogical data of ferruginous sedimentary rocks suggest the iron was enriched from chemical precipitation in the ancient seawater and preserve the primary isotopic and chemical signature during the chemical precipitation. Trace element chemistry in magnetite in the ferruginous sedimentary rocks may imply that a part of shallow ocean was already oxidized. The rocks also contain substantial amounts of carbonaceous materials that were likely biogenic in origin.
Free Research Field	地球化学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	掘削されたコアは歴代のICDPと比較しても長大であり、これらの試料は32億年前の最古の沿岸域から深海底の砕屑性・化学性の堆積岩を網羅しており、非常に貴重な試料を入手することができたと言える。また、これまでに得た堆積岩試料の分析からは当時の海洋がすでに一部酸化的になっていた可能性を示すものであり、これまで考えられていたよりも早期の微生物生態系の進化があった可能性がある。また、発見された炭素質物質は微生物由来であり、当時の生態系において主要な役割を果たしていた可能性がある。32億年前の沿岸域の表層環境や生物活動について新たな知見を示すことができた。