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

开发独立成分分析来估计沉积岩中每种成分的化学成分

• 批准号: 20K20938
• 负责人: 小宮 剛
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20938/
• 关键词: 独立成分分析; 太古代堆積岩; 原生代堆積岩; 炭酸塩岩; 縞状鉄鉱層; 黒色頁岩; ストロマトライト; 大酸化イベント; 海洋栄養塩濃度; 古海洋組成復元; 堆積岩; 地球史; 生命進化

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。

は の purpose, this study past の surface environment を solution 読 す る have sharper な gimmick と exam え ら れ る independent component analysis (を archean の cumulates に 応 with す る gimmick の open 発 と そ の be in turn で あ る. Special に this study で は, independent component analysis を each time の cumulates に 応 し, cumulates の chemical composition element の と な っ た end components の chemical composition を presumption し, そ の dump や depositional environment の intelligence を 読 く み solution method を new rules に open 発 す る こ と と, applicants が こ れ ま で に take し た cumulates の chemical analysis line を い, this study で 発 し た alone Independent component analysis をそれに is applicable to する とを とを rows う. The specific に に, the purpose of this study を is to achieve するため, and this study で で four を を とを とを とを とを う う. An independent component analysis of を lines うため プログラム プログラム プログラム である is made. Two つ mesh は secular の aboundant な intelligence を hold つ debris の chemical composition を ラ ン ダ ム に mixed し て simulation cumulates を り, そ の independent component プ ロ グ ラ ム を with い て そ れ ぞ れ の cumulates の chemical composition を reappearance で き る optimal condition を explore す る. Three つ mesh は の calculation に using independent component analysis い る デ ー タ を company, filling す る た め, his laboratory で retain す る banded iron objects 鉱 layer や carbon acid salt rock の に analysis of chemical composition を system す る. Four つ mesh は そ れ ら の analysis デ ー タ を with い て を い, independent component analysis そ れ ぞ れ の era や dump で の iron objects water acidification と carbon acid salt 鉱 content の presumption of trace element を し, history of the earth を じ た の life must trace elements in seawater composition の 経 years - turn を る. Born 2022 は archean か ら 顕 generation に か け て の ス ト ロ マ ト ラ イ ト の carbon acid salt 鉱 content の リ ン concentration の bureau analysis line を っ た. Youdaoplaceholder0 <s:1> <e:1> essential elements for life あるとと <e:1> に biological production を speed する栄 nutrient salt で ある ある. こ れ ま で の research で は archean か ら proterozoic Marine は の リ ン concentration に the し く withered 渇 し て い た と said わ れ て き た が, そ の presumption に problem あ る と も said わ れ て き た. そ こ で, private た ち が new rules に open 発 し た carbon acid salt 鉱 of の リ ン concentration の bureau analysis か ら, ocean の リ ン concentration の 経 years - the presumption を し た. Youdaoplaceholder0 そ result, <s:1> era にお て て <s:1> concentration て in the <s:1> リ <s:1> ocean に current level に high とがわ とがわ とがわ った った った. New た ま た, private が に ま と め た color black shale in の リ ン concentration の コ ン パ イ ル デ ー タ も こ れ を support す る.

项目成果

Nanjing University/Northwest University(中国)

南京大学/西北大学（中国）

カナダ・ラブラドール地方の堆積岩の年代測定

约会加拿大拉布拉多的沉积岩

• 发表时间: 2020
• 作者: 須藤克誉;鹿児島渉悟;高畑直人;佐野有司;澤木佑介;小宮剛;David Bekaert;Michael Broadley;Bernard Marty
• 通讯作者: Bernard Marty

西オーストラリア・タンビアナ累層(27億年前)のストロマトライトの堆積環境と後期太古代表層水のリン濃度

西澳大利亚坦比亚纳组（27亿年前）叠层石的沉积环境和晚太古代地表水中的磷浓度

• 发表时间: 2022
• 作者: 長尾亮佑 吉田聡 澤木佑介 大野剛 上野雄一郎 小宮剛

カナダ北東部、原大古代ヌブアギツック表成岩帯の地質学的研究:苦鉄質岩や珪質岩の原岩の再検討

加拿大东北部古代努布阿吉图克表层岩石带的地质研究：对镁铁质和硅质岩石源岩的重新考察。

• 发表时间: 2021
• 作者: 小宮剛;石原湧樹;吉田聡;山本伸次
• 通讯作者: 山本伸次

In-situ analysis of carbonate-associated phosphate: Implications for secular change of seawater phosphate through the Precambrian

碳酸盐相关磷酸盐的原位分析：对前寒武纪海水磷酸盐长期变化的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: Nagao;R.;Yoshida;S.;Ishihara;Y.;Sawaki;Y.;Ijichi;y.;Ohno;T.;Ueno;Y.;Hirata;T.;Komiya;T.
• 通讯作者: T.