鉄・セリウム・ウランの同位体分別効果から読む地球表層環境の変遷

基于铁、铈和铀同位素分馏效应的地球表面环境变化

• 批准号: 05J08343
• 负责人: 大野 剛
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J08343/
• 关键词: 同位体分別; 酸化還元反応; 遷移金属元素; 希土類元素; アクチニド元素; 表層環境; 抽出クロマトグラフィー; MC-ICP-MS

本研究では、鉄・セリウム・ウランといった天然において酸化数が変化しうる元素の酸化還元反応における同位体分別に着目し、地球史を通した酸化還元環境の変遷を推定するための新たな研究手法の開発をめざしている。元素の同位体組成は、同位体間の物理的及び化学的違いに起因する同位体効果を反映して変動する。特に酸化還元反応が関与する際大きな同位体効果を示すことが知られており、これらの同位体効果を調べることにより、試料形成時の酸化還元環境や生物学的要因の寄与について知見が得られるものと考えている。鉄・セリウム・ウランは試料形成時の酸化還元環境を反映し、還元的な化学種(Fe(II),Ce(III),U(IV))と酸化的な化学種(Fe(III),Ce(IV),U(VI))をとる。これらの化学種間における同位体分別を検出するための高精度同位体分析法の開発が本研究の大きな目的である。今年度は天然試料から鉄・セリウム・ウランを回収する方法として陰イオン交換法(AGMP-1)と抽出クロマトグラフィー(U/TEVA, TRU, Ln Resin)を用いた天然における同位体分別を調べるための試料前処理法の開発を行った。この化学処理法によりマトリックス元素を効果的に分離することが可能となった。また同位体分析法として、多重検出器型ICP質量分析計(MC-ICPMS)を用い、高精度同位体分析を行うために質量差別効果補正法の開発を進めた。本研究で開発した分析法は2005年日本地球化学会(琉球大学、沖縄)にて発表を行った。現在、標準岩石試料を用いて分析法の評価を行っており、来年度に天然の堆積岩試料などの分析結果と合わせて発表を行っていく。

在这项研究中，我们重点关注氧化数在自然界中会发生变化的元素（例如铁、铈和铀）的氧化还原反应中的同位素分馏，并开发一种新的研究方法来估计整个地球历史中氧化还原环境的变化。发展元素的同位素组成各不相同，反映了由于同位素之间的物理和化学差异而产生的同位素效应。特别是，众所周知，当涉及氧化还原反应时，会表现出很大的同位素效应，通过研究这些同位素效应，我们可以深入了解氧化还原环境和生物因素在样品形成过程中的贡献。铁、铈和铀反映了样品形成时的氧化还原环境，并具有还原性化学物质（Fe(II)、Ce(III)、U(IV)）和氧化性化学物质（Fe(III)、Ce) (IV),U(VI))。本研究的主要目的是开发一种高精度同位素分析方法来检测这些化学物质之间的同位素分馏。今年，我们将使用阴离子交换法 (AGMP-1) 和萃取色谱法（U/TEVA、TRU、Ln 树脂）研究自然界中的同位素分馏，作为从天然样品中回收铁、铈和铀的方法。样品前处理方法。这种化学处理方法使得有效分离基体元素成为可能。此外，作为同位素分析方法，我们使用多检测器ICP质谱仪（MC-ICPMS）并开发了质量歧视效应校正方法来进行高精度同位素分析。本研究开发的分析方法于 2005 年在日本地球化学会（冲绳琉球大学）提出。我们目前正在使用标准岩石样品评估分析方法，并将于明年发布天然沉积岩样品的分析结果。