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カテゴリ:論文紹介( 35 )

シベリア洪水玄武岩は単独で大量絶滅の原因になりうるのか?

Linking mantle plumes, large igneous provinces and
environmental catastrophes:  Sobolev et al., Nature.

シベリアの台地には100万Km2以上の広大な面積をもつ玄武岩が分布しており、シベリア洪水玄武岩と呼ばれています。このような広大な範囲に渡り火成岩が分布している地域およびそれを生成した火山活動のことを巨大火成岩岩石区(きょだいかいせいがんがんせきく、Large igneous provinces, LIPs)呼びます。地球史のなかでは、そのようなLIPが形成された時期が数回あり、シベリアの洪水玄武岩はペルム紀末の大量絶滅の起きた時期と重なり、それらの因果関係が議論されています。

 主にロシアの研究者で構成されたSobolev らの研究グループは、このシベリア洪水玄武岩の化学組成と、モデリングを行いました。彼らの手法を使えば、玄武岩中のカンラン石の元素組成(NiO, FeO/MnO)からは、プルーム中には10−20重量%の海洋クラスとが含まれていたことが推定でき、Gd/Ybの微量成分のデータなどからはこの溶岩は輝石が多く、大陸地殻も含まれていることが分かりました。

これらのデータをもとに, プリュームの上昇開始から約300万年間の数値モデルを計算すると、二酸化炭素は最大で150×10^12t(150テラトン!)、塩酸は18テラトンの量が脱ガス放出される計算になるそうです。従って、彼らは、自らのデータで明らかにした化学組成の玄武岩が上昇することによって、当時の生物の大半を死に至らしめる原因をつくることができたと結論づけているのです。
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by stakahashi17 | 2011-09-21 22:38 | 論文紹介

炭酸塩・リン酸塩を用いた海水モリブデン同位体比の復元.

先月のGeology誌ですが, 紹介します.

Molybdenum isotopic records across the Precambrian-Cambrian boundary
Wen et al., Geology
過去の海水中のモリブデンの安定同位体比を復元することで,グローバルな海洋に占める還元的水塊の
割合を推定する試みが進められています.これまでの多くの研究では還元的な海水中で形成された硫化物に含まれるモリブデンが当時の海水のモリブデンの同位体比を記録していると考えられ,利用されてきましたが,還元的な環境で堆積した堆積岩がなければこの手法を適用するのは難しい訳です.そこで,炭酸塩・リン酸塩に含まれるモリブデンの利用も進められており,今回の論文は,プレカンブリアンーカンブリアン境界の炭酸塩岩のモリブデン同位体比を測定し,カンブリア紀に生物が進化した海洋環境の背景を推定しようと試みているのです.
 Wenらが分析したのは,南中国に残る2つのプレカンブリアンーカンブリアンの層序です.これらのセクションから得られたモリブデンのうち,堆積岩の薄片EPMA観察を行いAuthenticなリン酸塩に占められている層準から得られた値を当時の海水の記録して採用し,砕屑物を核に成長する再堆積性のリン酸塩がみられる層準のモリブデン同位体比は,鉄酸化物に吸着したものとの混合であると解釈しています.
 得られた2つのカンブリア紀前期の地層のリン酸塩と苦灰岩のサンプルは、カンブリア紀前期はモリブデンの同位体比が最低でも1.4パーミルであり,現在の海洋の組成に似ていることを示しました。カンブリア紀よりも昔の同位体比記録と比較をすると、今回得られたカンブリア紀直下のプレカンブリアンの苦灰岩のモリブデン同位体比の値は,原生代中期の値よりも重く(0.9ー0.8パーミル),このことは海洋循環のパターンがカンブリア紀前期までに 再編成され、そのことが生物の多様化を誘発したのかもしれないと結論づけています.

  モリブデンの同位体比の利用方法について参考になります.また,分析をする堆積岩の形成過程や構造についてきちんと記載する必要があることを再認識させます.


これに関連して気になった論文
 リン酸塩コノドントエレメントの微量元素組成
Chemical systematics of conodont apatite determined by laser ablation ICPMS
Julie A. Trotter, Stephen M. Eggins、Chmical Geology

コノドントに関連しないかな・・.ぬたウナギには軟骨があった名残があり, いったん軟骨をもってまた退化したしたのかもしれないらしい.
Identification of vertebra-like elements and their possible differentiation from sclerotomes in the hagfish Kinya G. ota 

中国のペルム紀の浅海層序から得られた微量元素変動. Ni CoCuの増加を熱水活動に求めているが,その根拠とか,詳細な層序の年代とかいろいろ不明.
Geochemical characteristics of Late Permian sediments in the Dalong Formation of the Shangsi Section, Northwest Sichuan Basin in South China: Implications for organic carbon-rich siliceous rocks formation
Hui Chen et al.,
珊瑚と海洋酸性化に関するレビュー論文  白亜紀OAE やPTの無酸素海洋も珊瑚の衰退に影響を与えていますね.
Projecting Coral Reef Futures Under Global Warming and Ocean Acidification John M. Pandolfi, et al. Science


あ, 大分脱線したな・・. 
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by stakahashi17 | 2011-08-14 15:52 | 論文紹介

Science など

Dinosaur Body Temperatures Determined from Isotopic (13C-18O) Ordering in Fossil Biominerals
Robert A. Eagle et al., Science

ジュラ紀の竜脚類の歯の化石を同位体比分析し、炭素ー酸素同位対比を組み合わせた温度指標を計算すると、恐竜の体温は36-38度くらいに推定できるそうです。我々と同じくらいの体温ですね。

Atmospheric Carbon Injection Linked to End-Triassic Mass Extinction
Micha Ruhl et al., Science
三畳紀ジュラ紀境界 (約2億年前)の大量絶滅時にも炭素同位体比の減少イベントがあったことが知られているが,この研究では,陸上植物由来とされる長鎖のn-Alkaneごとに炭素同位体比変動を計測している. 最大8.5パーミルの大きな同位体変動を短期間で起きたことを説明するにはメタンハイドレートの溶解の寄与を考えると都合がよいらしい.

Projecting Coral Reef Futures Under Global Warming and Ocean Acidification
Pandolfi etal.,

 地球温暖化、海洋の酸性化にともなう珊瑚造礁生物の減少と回復、そして未来についてレビューをまとめている。
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by stakahashi17 | 2011-07-25 00:50 | 論文紹介

Geology誌

Recovery tempo and pattern of marine ecosystems after the end-Permian mass extinction
Song et al., Geology 39, 739-742.

ペルム紀末の大量絶滅後の環境回復のパタ−ンについて議論したもの
南中国の微化石の多様性を検討したところ、海底での回復はSmithianの初期に起こり、より浅い海での造礁生物の回復は400万年遅れたAnisian期に起きることが明らかになった。また、大きな絶滅イベントはSmithianの後期に起きたことが遠洋の化石記録から読み取れる。結論は、東テチス海浅海域の大量絶滅後の生命環境の回復は、遠洋よりも早く訪れるということらしい。
 Smithian-Spathianは、これから面白い研究課題になりそうです。
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by stakahashi17 | 2011-07-20 05:12 | 論文紹介

大量絶滅発生直後の海洋には窒素同化生物が増加していた

Luo, G., Y. Wang, T. J. Algeo, L. R. Kump, X. Bai, H. Yang, L. Yao, and S. Xie (2011), Enhanced nitrogen fixation in the immediate aftermath of the latest Permian marine mass extinction, Geology.

 約2億5千200万年前、ペルム紀末 の大量絶滅後、数百万年間造礁生物の化石記録が途絶え、その代わりに、浅海域では微生物から由来した炭酸塩岩が残されていることが明らかになっています。これらの堆積物中の有機物の分子化石や同位体記録からも、大量絶滅後の緑色硫黄細菌やシアノバクテリアなどの寄与量が増加したことが示されてきました。
 Luo らの研究グループはは、南中国に残る微生物マット石灰岩(Microbialite)を含む二つのペルム紀三畳紀境界層セクション(Taiping、Zuodeng)より、堆積物中に残るバルクの有機炭素と窒素同位体比を測定しました。この2つの海生層セクションは、microbialiteに岩相が移り変わるペルム紀末の大量絶滅層準において、有機炭素同位体比の減少とともに3パーミル窒素同位体比が減少することを示しました。このデータは、過去に研究されたこれらのセクションよりも浅い海域に位置していたと考えられる中国メイシャンセクションの傾向とも一致します。これらの低い窒素同位体比の値は、微生物窒素同化の寄与量が増加したことを示します。そして、窒素同化(脱窒やアンモニウム酸化)の増加の背景には循環の停滞した無酸素海洋の発達が考えられます。また、彼らは、窒素サイクルの変動は窒素酸化物(NO2)の放出をもたらし、温暖化の進行に寄与した可能性があると述べています。N2Oの温暖化に寄与する影響はCO2の〜1000倍だそうです。また、従来、軽い窒素同位対比をもたらした窒素同化生物としてシアノバクテリアがあげられてきましたが、今回の研究セクションでは、シアノバクテリア由来の分子化石の増加は見いだされなかったそうです。また、無機炭素同位体比と有機炭素同位体比との差がメイシャンセクションほど減少せず(メイシャンで検出された減少量よりも3-4パーミルほどの差が小さい)、重い炭素同位体比をもたらす緑色硫黄細菌などの一次生産者が浅いメイシャンの海域よりも研究セクションが記録するより深い(陸から離れた)海域では多くなかったことが考えられます。したがって、窒素と炭素の同位体比の記録から、大量絶滅直後の微生物の生態系変化は、浅海ー深海で異なっていたと考えられるそうです。

この時代の研究でも温室効果ガスにCO2以外の気体の寄与が考えられるようになってきました。おそらく、現在も過去も温室効果をもたらした気体は1種類ではないはずです。
また、今回の研究のように、今後、大量絶滅事前後の各海域毎の環境変化の差異が明らかになってくれば、当時の気候モデリングの精度も上がり、大量絶滅の背景になった環境変動の要因の理解が進むと思われます。私が取り組んでいる、ペルム紀-三畳紀の深海記録の研究成果にご期待下さい。
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by stakahashi17 | 2011-06-20 07:14 | 論文紹介

同位体の軽い炭素は最古の生命の証拠にはならない?

Young poorly crystalline graphite in the >3.8-Gyr-old Nuvvuagittuq banded iron formation
D. Papineau et al., Nature geoscience.

最古の生命の地質記録はどこまで遡れるのでしょうか?
それを知るひとつの証拠は、堆積岩に残された炭素同位体比の軽い炭素物質の存在です。
数十億年前の堆積岩は、有機物の熟成・続成が進み、グラファイトになってしまえば生物の分子構造を抽出することは不可能になってしまいます。しかし、光合成をする生物(この時代だとシアノバクテリアが有力)は、大気CO2よりも20パーミルほど軽い同位体比をとりうるので、同位体比が低いグラファイトが過去の堆積物から発見されれば、光合成生物から由来した炭素、つまり生物の存在を示す証拠になりうる訳です。
これまでの研究では、約38億年前の西南グリーンランドの地層からそのような証拠が得られ、生命の証拠とされていました。しかし、それはグラファイトが母岩と同時に形成されたという前提に基づいています。今回の研究は、カナダ北部に残された37−42億年前の縞状鉄鋼層のなかに含まれる結晶化の影響が弱いグラファイトの起源を調べたものです。このグラファイトの炭素同位体比はマイナス22.8パーミルの値を示し、グリーンランドでみつかった炭素物質と類似した軽い値を示しました。しかし、STEMとラマン分光法解析の結果は、この炭素物質はそれを内包する岩石よりも低い温度変成を受けてことを示しました()。したがって、これまで生命起源と考えられていた炭素物質は縞状鉄鋼層の変成作用のピークが過ぎてから流体としてもたらされたと考えることのほうが確からしいという考えができます。そして、彼らは同位体比が軽い炭素物質は最古の生命の証拠とは扱えないという結論を導きます。
 最古の生命の記録の夢がまた疑われていく訳ですが、慎重に判断していかなければならないですよね。堆積岩の続成・熟成の影響をクリアした生物の証拠を探し出す術を求めていく必要がありますね。
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by stakahashi17 | 2011-06-14 02:10 | 論文紹介

海水回収。

Global status of trace elements in the ocean、Yoshiki Sohrin、TrAC Trends in Analytical Chemistry、2011 in press.

微量元素は生物生産や、海洋循環のトレーサー、古海洋学のプロキシになります。最近10年の海洋の微量元素の凡地球的状況や同位体比が国際共同研究GEOTRACEによって示されました。この論文では、この国際研究における試料回収や分析の技術発展等を紹介しています。

 ミサイル”みたいなケースで海水を回収している写真など迫力がありますね。
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by stakahashi17 | 2011-05-14 13:18 | 論文紹介

35年前の藍藻のような印象は”化石”なのか?

Haematite pseudomicrofossils present in the 3.5-billion-year-old Apex Chert

Craig P. Marshall et al., 2011, Nature Geoscience 4, 240–243

 オーストラリアより発見された35億年前の藍藻(シアノバクテリア)のような印象化石は、本当に化石であるとして良いかどうかは長らく議論されてきました。結果次第で、光合成生物の誕生がいつなのかという課題に大きな影響を与えます。この研究では、オーストラリアで採取された35億年前のApex Chertに残る、藍藻化石のような印象部分をラマン分光法という手法でどのような鉱物で形成されているか調べました。結果、化石のような構造は、石英やヘマタイトなどで主に構成されており、生物の痕跡として扱うのは難しいという結論を得たようです。
しかし、今度はマトリックスの炭質部分の方は生物に由来する可能性があるそうです。

結局、35億年前の海洋には光合成生物は進化していたのでしょうか? どっちなのか 気になりますね。
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by stakahashi17 | 2011-04-18 00:02 | 論文紹介

論文紹介:更新世(約180万-1万年前)に起きたカスピ海・地中海から黒海への水流入の証拠

Pleistocene water intrusions from the Mediterranean and Caspian seas into the Black Sea
S. Badertscher et al., 2011, Nature Geoscience 4, 236–239

黒海は、ヨーロッパとアジアの間にある内海で、マルマラ海を経てエーゲ海、地中海に繋がります。黒海の海水は、河川から流入した冷たい低塩分の表層水と、地中海から流入した暖かく塩分の濃い深層水が混ざらずに層状になるため、深層は酸素欠乏状態になっています。それでは、黒海におけるこの河川の水(汽水)と地中海の海水の交流は過去どのような歴史をたどってきたのでしょうか?この課題に取り組んだのが本論文です。
  Badertscherらは、黒海南縁に位置する北トルコSofular渓谷の石筍(鍾乳石)が記録する酸素の同位体比に注目しました。石筍が記録する酸素同位体比は、当時の水蒸気の組成を反映するとすれば、黒海に近い位置で形成した石筍は黒海の海水の酸素同位対比を反映する、と考えたのです。石筍より測定された過去およそ67万年間の酸素同位体比の変動記録は、地中海の海水由来と考えられる重い酸素の同位体比組成を示す時期が12回、カスピ海の汽水よりもたらされたと考えられる軽い酸素同位対比を示す時期が7回あることを示しました。石筍の記録は、途中に欠けてている部分があるので、黒海にこれらの水が流入した回数はもっと多かったかもしれません。地中海の海水が黒海に流入下と考えられる時期は、当時の海水準が高くなった時期とよく一致しました。当時の海水準変動と比較すると、52万年前(酸素同位体ステージ 15)以降の時代は、地中海と黒海を隔てた陸橋の高さは現在と大きく変わらなかったことがうかがえます。また、汽水流入と考えられる軽い酸素同位体比の影響は、16万年以前の記録の方がそれ以降のものよりも大きいので、大きく氷床が張り出した中期更新世の時代の方が溶氷による水の流入が手伝って黒海への汽水の流入量が大きかったのではないかと、この研究では指摘されています。

  最低でも12回地中海との交流があったということは、その間には閉鎖された黒海があったということですよね。還元環境を研究したいものとしては、黒海が閉鎖していく課程にも興味があります。
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by stakahashi17 | 2011-04-17 23:40 | 論文紹介

三畳紀コノドント

Polar Recearch より論文を入手しました。読んでいきます。
Dr. Orchard は三畳紀コノドントの大御所です。

Lower Triassic conodonts from the Canadian Arctic, their
intercalibration with ammonoid-based stages and a comparison
with other North American Olenekian faunas
Michael J. Orchard, 2008
 アンモナイトの化石ゾーンとコノドントの化石産出の関係を3地域でまとめています。
これをみると、Tardus Zoneでは、bransoni が出たり出なかったり・・・

Triassic conodonts from Svalbard and their Boreal correlations
Hans Arne Nakrem et al. 2008

Intercalibration of Boreal and Tethyan time scales: the
magnetobiostratigraphy of the Middle Triassic and the latest
Early Triassic from Spitsbergen, Arctic Norway
Mark W. Hounslow et al., 2008

ノルウェー スピッツベルゲン島は、北半球高緯度のペルムー三畳系が残るところです。行ってみたいな。
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by stakahashi17 | 2011-04-11 16:03 | 論文紹介