Development of Independent Component Analysis to estimate chemical composition of each component in sedimentary rocks

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本研究の目的は、過去の表層環境を解読する有効的な手法と考えられる独立成分分析を太古代の堆積岩に応用する手法の開発とその実用化である。特に本研究では、独立成分分析を各時代の堆積岩に応用し、堆積岩の化学組成の素となった端成分の化学組成を推定し、その堆積場や堆積環境の情報を読み解く方法を新規に開発することと、申請者がこれまでに採取した堆積岩の化学分析を行い、本研究で開発した独立成分分析をそれに適用することを行う。具体的には、本研究の目的を達成するため、本研究では四つのことを行う。一つ目は独立成分分析を行うためのプログラムの作成である。二つ目は現世の豊富な情報を持つ堆積物の化学組成をランダムに混合して模擬堆積岩を作り、その独立成分プログラムを用いてそれぞれの堆積岩の化学組成を再現できる最適条件を探索する。三つ目は独立成分分析の計算に用いるデータを拡充するため、小宮研究室で保有する縞状鉄鉱層や炭酸塩岩の化学組成を系統的に分析する。四つ目はそれらの分析データを用いて独立成分分析を行い、それぞれの時代や堆積場での鉄水酸化物と炭酸塩鉱物の微量元素組成を推定し、地球史を通じた海水中の生命必須微量元素組成の経年変化を得る。2022年度は太古代から顕生代にかけてのストロマトライト中の炭酸塩鉱物のリン濃度の局所分析を行った。リンは生命必須元素あるとともに生物生産を律速する栄養塩でもある。これまでの研究では太古代から原生代の海洋はリン濃度に著しく枯渇していたと言われてきたが、その推定手法に問題あるとも言われてきた。そこで、私たちが新規に開発した炭酸塩鉱物中のリン濃度の局所分析から、海洋中のリン濃度の経年変化を推定した。その結果、この時代においても海洋中のリン濃度は現在程度に高いことがわかった。また、私が新たにまとめた黒色頁岩中のリン濃度のコンパイルデータもこれを支持する。