古代礁性石灰岩の希土類元素地球化学と地質時代の地球環境復元に関する研究

古礁灰岩稀土元素地球化学研究及地质时期全球环境重建

• 批准号: 01F00241
• 负责人: 川邊 岩夫
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01F00241/
• 关键词: 希土類元素; 礁性石灰岩; 希土類元素分配係数; 石灰藻型石灰岩; 海洋島型石灰岩; 海洋環境

本研究では,海水中で炭酸錯体として安定に存在する3価希土類元素REE)が,石灰岩の形成過程で海水から石灰岩に取込まれることに着目した.そして,本邦中・古生代海洋島型礁性石灰岩とインド後期原生代-前期カンブリア期の石灰藻型礁性石灰岩を検討試料として,古代礁性石灰岩に残された海水REEの記録から,地質時代の海水REE存在度,海水・大気の酸化還元条件,大気炭酸ガス分圧,などを読み取り,地質時代における地球環境の変遷を検討するための基礎資料を得ることとした.この為には,CaCO_3/海水系のREE分配に関する自然界での事実のみならず実験室系での基礎実験データの取得も重要であり,両面からの検討を進めた.そして,以下の結果を得た:1)インドの原生代〜カンブリア紀石灰藻型礁性石灰岩試料のREE分析を進め,本邦の海洋島型礁性石灰岩のREE分析との対比も可能となった.大陸棚起源の石灰藻型礁性石灰岩を幾つかのタイプに分類できることも判って来た.この分類は原生代以前の石灰藻型礁性石灰岩にも適用できる可能性がある,大陸棚起源石灰岩は,陸源性物質の混入を受けることで,REEパターンでは海洋島型礁性石灰岩とは異なるものが多い.しかし,陸源性物質の混入程度が小さい試料も確かに存在する.これらの試料は当時の沿岸海水の特徴を保存し,海洋島型礁性石灰岩との共通性が認められる.これは世界で初めての明確な結論で,2002年8月,スイスでの国際会議(Goldschmidt Conference)で発表すると共に,論文1編を出版した.また,本邦の海洋島型礁性石灰岩に関する論文1編も報告した.ここでは,本邦の後期古生代の海洋島型礁性石灰岩が,その当時の海水のSr同位体比,REEパターンを保存していることを明確にした.2)実験室におけるCaCO_3/海水系REE分配係数の直接決定実験も進展した.REE分配係数実験値とREE(III)炭酸錯体生成定数から推定される海水からカルサイ(CaCO_3)に濃縮するREEの分布パターンは,海洋島型礁性石灰岩のREE分析結果とほぼ対応することが判った.この結果を論文にまとめ国際誌に投稿した.返送されてきた査読結果では,3名の査読者は何れも出版を支持しているが,付帯意見があり,現在,これにを考慮した改訂稿を準備中である.3)本研究経費により,ICP発光分光分析装置の制御コンピュータとそのソフトウエアを更新し,良好な実験データ取得が再度可能になった.これは上記の研究遂行の礎となった.

在本研究中，我们重点研究了石灰岩和印度晚元古代-早寒武世钙质岩在形成过程中从海水中以碳酸盐复合体形式稳定存在的三价稀土元素REE。以古礁灰岩为标本，可以根据古礁灰岩中残留的海水稀土元素记录来估算该地质时期的海水稀土元素。我们决定通过读取E丰度、海水和大气中的氧化还原条件、大气二氧化碳分压等来获取研究地质时期全球环境变化的基础数据。重要的是不仅要获取自然界中关于以下方面的事实：系统中的REE分布，也是实验室系统中的基础实验数据，我们从双方的角度进行了调查。结果，我们得到了以下结果。 :1) 印度元古界至寒武纪钙质型礁灰岩样品的稀土元素分析取得了进展，可以与日本大陆架钙质型礁岩的稀土元素分析进行​​比较。人们还清楚，石灰岩可以分为几种类型，这种分类也可能适用于前元古代钙质型礁石石灰岩。由于污染，稀土元素模式往往与海洋岛型礁灰岩不同。但是，肯定有一些样品受到陆地物质的小程度污染。这些样品反映了当时沿海海水的特征。世界上第一个明确的结论，并于 2002 年 8 月在瑞士举行的一次国际会议（Goldschmidt会议）并发表论文。我们还报道了日本大洋岛型礁灰岩的海水Sr同位素比和REE模式的论文。 2)在实验室直接测定CaCO_3/海水体系中稀土元素分配系数的实验也取得了进展。它集中在钙(CaCO_3)中。结果发现，稀土元素分布格局的缩小与大洋岛型礁灰岩的稀土元素分析结果几乎一致。该结果被编译成论文并提交给国际期刊，所有审稿人都支持发表，但还有一些补充意见。我们目前正在准备考虑到这一点的修订草案。 3）利用这笔研究经费，我们更新了ICP发射光谱仪的控制计算机和软件，使其能够再次获得良好的实验数据，这成为了进行的基础。出上述研究。

项目成果

Mazumdar, A., Tanaka, K., Takahashi, T, Kawabe, I.: "Characteristics of rare earth element abundances in shallow marine continental platform carbonates of Late Neoprpterozoic successions from India"Geochemcal Journal. (in press). (2002)

Mazumdar, A.、Tanaka, K.、Takahashi, T、Kawabe, I.：“印度新元古代晚期浅海大陆台碳酸盐岩中稀土元素丰度特征”地球化学杂志。

Tanaka, K., Miura, N., Asahara, Y., Kawabe, I.: "Rare earth element and strontium isotopic study of seamount-type limestone in Mesozoic accretionary complex of Southern Chichibu Terrane, central Japan"Geochemcal Journal. (in press). (2002)

Tanaka, K.、Miura, N.、Asahara, Y.、Kawabe, I.：“日本中部秩父地体南部中生代增生杂岩中海山型石灰岩的稀土元素和锶同位素研究”地球化学杂志。