2013 Fiscal Year Annual Research Report
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24221002
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
佐野 有司 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (50162524)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白井 厚太朗 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (70463908)
高畑 直人 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (90345059)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | 環境変動 / 海洋科学 / 地球化学 / NanoSIMS |
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| Research Abstract |
有孔虫、シャコガイ化石などの生物起源炭酸塩、ならびに合成標準試料を対象に、NanoSIMS50を用いた高解像度分析を行った。浮遊性有孔虫については、相模湾で採集した個体を異なる温度で段階的に飼育した。飼育個体には同位体試薬を添加することでマーキングし、1つの温度域で形成した殻のMg/Ca比を、NanoSIMSを用いて超高解像度で分析した。その結果、一定温度条件下でも元素分布が不均質であることが判明した。これにより生物鉱化作用における構成元素の不均質を初めて定量的に明らかにすることができた。化石シャコガイについては、NanoSIMSによるSr/Ca比の高解像度分析を継続した。並行して、同試料を成長線ごとにマイクロメートル間隔で削りだし、ICP-MSを用いた溶液ベースの微量金属元素分析や酸素安定同位体比測定を行った。これにより、成長速度の変化(=海水温の変化)が、季節単位さらには日単位で周期変動していることが明らかになった。NanoSIMSによる高解像度分析技術を応用し、2011年3月の東日本大震災を生き延びた二枚貝(ムラサキイガイ)炭酸塩殻中の微量金属元素の分析を行った。この結果、津波の影響による海水中金属元素濃度の変化を明らかにすることができた。これらの成果は、複数の研究学会で発表され、現在国際誌への投稿を準備している。ピストンシリンダーによる標準試料の合成実験ではアラゴナイト粉末(JCp-1)を出発物質に、様々な温度・圧力条件で実験を行い、微小領域における金属元素の均質性をSEM/EDSおよびNanoSIMSで検証した。その結果、アラゴナイトの相転移温度(400℃)以下で10時間以上加圧を行った場合が微量金属元素の均質性が最もよくなることが明らかになった。
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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
特任研究員2名を継続して採用し、NanoSIMS、EPMAを用いた生体炭酸塩鉱物中の微量金属元素の挙動の解明に取り組んでいる。シャコガイやムラサキイガイの成長線を対象とした高解像度分析では、海洋溶存元素の季節変動や、東日本大震災の津波の影響が微量金属元素の比に明確に表れることを世界で初めて明らかにした。有孔虫の飼育実験については協力研究機関と連携し、Caなどの同位体マーカーを用いた飼育実験に成功し、NanoSIMSを用いた同位体元素マッピングに着手している。いずれの成果も次年度内での学会発表および論文化が可能な段階にある。ピストンシリンダーを用いた炭酸塩標準試料の合成実験では温度圧力条件を変化させ数種類の試料合成を行い、元素ごとのナノスケールでの均質・不均質化の検証を進めている。その結果、出発試料から相転移を起こさない条件下で、Ba、Srなどの微量金属元素が最も均質になることが明らかになった。しかし、再現性の問題など更なる検証が必要である。以上のことから本研究計画はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度で確立した有孔虫やシャコガイの分析条件を用い、種別、時代別の個体の解析を進めることによって、高解像度の古海洋環境解析を継続していく。成果は随時学会で発表し、論文化を行う。また、サンゴ炭酸塩骨格中の微量金属元素を測定し、さらにハロゲン濃度の測定法についてNanoSIMSの分析条件の確立を目指す。これらの分析と並行して、有孔虫やサンゴの飼育実験による実証的な研究を他研究機関と共同して推進する。飼育には同位体のラベルを用い、飼育期間に成長した殻の詳細な時間軸を設定する。これにより、生物鉱化作用における元素分配過程を無機化学的・生理学的に解明することを目的とする。ピストンシリンダーを用いた標準試料の合成実験ではラマン分光分析やX線回折装置を用いた鉱物同定や元素拡散の速度論的な議論を進める。すでに共同研究機関での先行分析を行っており、研究の遂行に問題はない。これらの実験を通して、最終的には任意の金属元素を添加した均質な標準試料を作成することを目標に、現象の理解に努める。
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[Presentation] Ion Microprobe U-Pb Dating and Sr Isotope Measurement of a Protoconodont2013
Author(s)
Sano, Y., Toyoshima, K., Shirai, K., Takahata, N., Sato, T. & Komiya, T.
Organizer
Goldschmidt Conference 2013
Place of Presentation
Flowrence (Italy)
Year and Date
20130825-20130830
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