Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

ルビジウム / 分子地球化学 / 同位体分析 / XAFS / 同位体比 / 粘土鉱物 / 雲母 / 堆積物 / 海洋堆積物 / 層状珪酸塩 / EXAFS

分子地球化学の重要な役割の１つに、元素の性質や化学反応特性に基づいて、化学種が変化する反応に着目することで新しい同位体ツールを開発することがある。これまで、ルビジウムイオン（Rb）や他のアルカリ金属イオンは反応性が非常に低いと認識されており、水－岩石相互作用におけるRbの同位体分別に関する研究は殆ど行われていない。しかし、層状珪酸塩との相互作用を考えると、アルカリ金属の反応性は低いとは言えない。実際に、広域X線吸収微細構造（EXAFS）の分析から、セシウム（Cs）は2：1型層状珪酸塩（バーミキュライト、モンモリロナイト、イライト）に内圏錯体として吸着されることが分かっている。この特異的な吸着構造はCsのイオン半径に起因すると考えられているため、Csとイオン半径が近いRbも同様の層状珪酸塩上で内圏錯体を形成すると予測した。その結果本研究では、層状珪酸塩に対するRbの吸着において、バーミキュライトなどのように内圏錯体を形成する際に、Rb安定同位体比（δ87/85Rb）が分別し、固相側でRb同位体が軽くなることが分かった。一方で、外圏錯体として吸着されるスメクタイトの場合には、同位体分別が生じないことが判明した。さらに各種標準岩石と海水に対してRb同位体比を測定したところ、層状ケイ酸塩が多く含まれる堆積岩において、Rb同位体が海水に対して軽くなることが分かった。一方、陸水（琵琶湖）の堆積物では、火成岩より低い同位体比を示し、これも陸水系での同位体分別を仮定すれば、室内吸着実験から合理的に説明可能である。これらの発見から、Rb同位体比は水-岩石比などにより決定される可能性がある。これらは、吸着構造からの予想される同位体分別が実際の環境中で起こり、それが地球化学ツールとして有効であることを示すことになるため、分子地球化学的研究の典型例として注目される。

白金族元素 / 化学状態 / Re-Os同位体系 / マルチトレーサー / 海洋堆積物 / 黄土 / XAFS / 放射光 / XANES / EXAFS / 鉄隕石

白金族元素は、近年の分析方法の進歩にともない、地球深部の研究や地球表層における物質循環の研究などに、大変有用なトレーサーとして広く利用されるようになった。しかし、白金族元素の地球化学的挙動についは不明な点が多い。本研究では、白金族元素の地球化学的挙動の研究の第一歩として、岩石や鉱物中に微量に含まれている白金族元素の価数などの化学的状態を明らかにすることを目的としている。本年度の研究実績の概要は次の通りである。
1.マルチトレーサー法にるReとOsの海洋堆積物への除去過程に関する研究:
Re、Osの地球表層における物資循環を考察する際の基本的データとして必須である、海洋堆積物への除去過程を^<183>Re、^<185>Osなどの放射性核種を含むマルチトレーサーを用いて検討した。Osは酸化的環境においても堆積物に吸着される一方で、有機炭素がないと堆積物へは除去されないことが判明した。一方、Reの堆積物への除去は、酸化還元状態に依存していることを示し、ReとOsは海水から堆積物への除去機構が異なることを示した。
2.堆積物中におけるOsの化学状態:
海水から還元的条件の堆積物へ取り込まれたOsの化学状態を推定するためにOsL_<III>端XAFSを測定した。海水中へ添加したOsはOs(IV)Cl_6^<-2>と,Os(VIII)O_4であったが、堆積物中でのOsの価数は、海水へ添加した化学状態にかかわらず、XANESからは+3価、EXAFSからは+4価と解析された。XANESとEXAFSの結果は、異なる価数を示すものの、海水中での化学状態にかかわらず、還元的な環境下の堆積物でOsは+3価または+4価の還元的な状態であることを示した。
3.地殻物質のRe-Os同位体系データ:
Os同位体組成を用いた中国乾燥地域での風成堆積物の移動・運搬過程についての研究を行い、黄土のRe-Os同位体系のデータが、大陸地殻物質のRe-Os同位体系の特徴を表していることを示した。

【研究分担者】
山本順司	北海道大学	総合博物館	准教授	(Kakenデータベース)
板井啓明	東京大学	大学院理学系研究科(理学部)	准教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
鈴木勝彦	京都大学	大学院・理学研究科	助手	(Kakenデータベース)
高橋嘉夫	広島大学	大学院・理学研究科	助教授	(Kakenデータベース)