【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】16H02235 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

石筍 / 古気候 / 炭酸凝集同位体 / 流体包有物 / 完新世 / トゥファ / 安定同位体 / 微量元素 / 炭酸凝集同位体温度計 / 第四紀 / 凝集同位体

【研究成果の概要】

新規同位体（炭酸凝集同位体と流体包有物同位体）を適用することで，日本国内から採集した石筍とトゥファを用いて定量的古気候解析を行った。国内での適用が遅れていた炭酸凝集同位体については分析システムを九州大学で構築し，国内で初めてΔ47ー温度換算式を提示することができた。炭酸凝集同位体と流体包有物同位体は広島県・三重県・沖縄県で採集された石筍に対して適用され，酸素同位体比が持つ温度成分と降水量成分を分離するなどの成果を得た。これにより，石筍に記録された気温情報は中期完新世は現在より温暖であることもわかった。また，中国での先行研究で示された酸素同位体比と降水量の相関は日本の試料では確認されなかった。

【研究の社会的意義】

本研究の目的の１つに，現在より温暖な時期を特定し，その期間の気候情報を復元することで，温暖化地球での自然災害の規模を頻度の予測につなげることにある。広島県や三重県の分析結果からは８~５千年前の中期完新世の気温が産業革命時よりも３℃ほど高かったことを示す。この時期の降水量については定量性に乏しいものの現在よりやや多いと考えられ，温暖化地球での水害の規模と頻度も増加すると予測される。また，本研究では炭酸凝集同位体や赤外線レーザー分光法などの技術的な革新も生まれ，国内の古気候研究の発展に寄与する成果も生まれた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】47,710千円 (直接経費: 36,700千円、間接経費: 11,010千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】25287131 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

石筍 / 古気候 / 安定同位体 / 微量元素 / トゥファ / 完新世 / アジアモンスーン

【研究成果の概要】

人口が集中する温帯～亜熱帯の長期的古陸域気候媒体として石筍は優れた題材である。本研究では気候条件が異なる国内の４地点（広島県神石高原町・新潟県糸魚川市・岐阜県郡上市・三重県大紀町）で採集した石筍を題材に，高解像度の古気候プロキシの分析を行った。その結果，1) Sr同位体比が涵養地での風化プロセスの変化を反映すること，2) 糸魚川市の石筍酸素同位体比が完新世における冬期降水量の変動を記録していること，3) 郡上市と大紀町の石筍が数千年周期の変動（Heinrich events) を記録していること，4) 大紀町の酸素同位体変動が気温変動の成分を含むことなどの知見が提示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】22654059 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トゥファ / 鍾乳石 / 古気候解析 / 安定同位体 / アジアモンスーン / 温泉 / トラバーチン / 日輪 / シアノバクテリア / ストロマトライト / 鉄酸化細菌 / 縞状鉄鉱床 / 縞状鉄鉱層

【研究成果の概要】

温泉環境での微生物マットは始生代~原生代の地層に残された微生物作用の痕跡を解く鍵である。本研究では,炭酸カルシウムの沈殿を伴うトラバーチンを主な対象として,水/堆積物界面での化学的-物理的条件の変化を媒介として,微生物群集が組織に与える影響を考察した。その結果,大分県長湯温泉・鹿児島県安楽温泉・インドネシアPancuranPituにおけるトラバーチンの縞状組織がシアノバクテリアの代謝活動を反映した日輪であることを明らかにした。また,冷水条件で沈殿するトゥファについても同様の検討を行った。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】3,060千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 360千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】21340149 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トゥファ / 鍾乳石 / 古気候解析 / 安定同位体 / アジアモンスーン / 微量元素

【研究成果の概要】

温暖化地球での気候変動予測するために必要な,高解像度の後期更新世～完新世古気候記録の抽出を目的として,鍾乳石とトゥファの同位体組成を解析した。その結果,国内2箇所から採集した石筍試料から新たな気候学的知見を得た。まず。広島県神石高原町の試料の分析結果は,後氷期の温暖化が汎世界的なタイミングと同調していることを示した。これは,従来の福井県での湖堆積物の研究結果とは合わない。また,新潟県糸魚川市の試料の分析結果は,日本海での完新世の降雪現象が冬のアジアモンスーン強度と日本海海水温に対して正の相関を持つことが示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】17340150 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トゥファ / 鍾乳石 / 古気候解析 / 安定同位体 / 微量元素 / 安定同位体比 / 降水量

【研究成果の概要】

地球温暖化に伴う気候変動予測のために必要な古気候データの解読を目的として, 石灰岩地域の河川に発達する炭酸塩堆積物であるトゥファを研究した。複数の堆積場で行った化学組成と安定同位体比の分析結果から, トゥファの発達機構に関するいくつかの新知見をあきらかにするとともに, 降水量と気温の情報を化学指標と関連付けることに成功した。トゥファは年縞組織を持ち, 数ミリ/年の速度で堆積するので, 高解像度の気候記録媒体になりうる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2008

【配分額】15,820千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 1,620千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】12640443 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トゥファ / 炭酸塩 / 古気候 / 安定同位体 / 微量元素 / シアノバクテリア / 炭酸塩堆積物

【研究成果の概要】

温帯〜亜熱帯地域の陸域古気候を定量的しかも高解像度で解析するために,トゥファは将来性のある試料であると言える.トゥファは石灰岩層地下水系より湧出した水から沈殿した炭酸塩堆積物である.科学研究費補助金の支給を受けて,研究代表者の研究グループは,1.いくつかのトゥファ堆積場において採集した水試料や堆積物試料を分析・観察し,トゥファの堆積機構を明らかにするとともに,トゥファの縞状組織は水温変化を反映した方解石の沈殿速度の季節的変化が原因で発達することを示した.また,2.トゥファの堆積に何らかの影響を及ぼすシアノバクテリアのバイオマスについても検討し,方解石の沈殿がシアノバクテリアの光合成により誘導されたとは言えないことも示した.さらに,3.トゥファ堆積物では水との間で,酸素炭素安定同位体比やMg/Ca比について平衡が成立していることが確かめた.
これらの成果を受けて,愛媛県城川町と岡山県新見市などから採集したトゥファ堆積物を用いた気候解析が実践し,まず,4.酸素炭素安定同位体比について検討した結果,水温の季節変化に支配されるδ^<18>Oは極めて規則的(夏に低く,冬に高い)に変化することを判明した.また,5.トゥファから降雨イベントの回数と時期が読み取れることを見出した.岡山県新見市のなどの縞状トゥファ試料には「年縞」のほかに,褐色を呈する幅0.1mmオーダーのバンドが認められる.この褐色バンドはSiやAlのX線強度曲線のピークと一致し,層位学的に対比すると,褐色バンドは降雨イベントの時期に一致することが判明した.
本研究により,トゥファの生成条件,縞状組織の生成機構,古環境解析法について,あらたな知見が数多く得られ,古環境研究の題材としてのトゥファの重要性が確認されることになった.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2000 - 2001

【配分額】3,200千円 (直接経費: 3,200千円)