地球最古の鉱物に保存された微小包有物から地球の“水”の起源を読み解く

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地球の水の起源を明らかにするため、初期地球における水素同位体比変動を解明することを目的とし、西オーストラリア・ジャックヒルズ堆積岩帯に存在する砕屑性ジルコン中に残存するアパタイトの水素同位体比分析を行った。また、比較のため、カナダ・アカスタ片麻岩（約38億年前）, ラブラドル片麻岩（約39億年前）, 丹沢トーナル岩（約500万年前）から分離した、ジルコン中アパタイトに対しても、同様の分析を行った。水素同位体分析の結果、ジャックヒルズ試料ではアパタイト包有物の水素同位体比としてδD=-37~-354‰の分析値を得た。またアカスタおよびラブラドル片麻岩試料からは、δD=-28~-274‰ の分析値を得た。さらに、ジルコンの微量元素組成からその晶出マグマを推定すると、島弧型のジルコン中アパタイトでは、δD=-117~-160‰, かマントル由来のジルコン中アパタイトでは、δD=-222±28‰, -354±23‰の値を得た。本研究で測定した、丹沢のジルコン中アパタイトのδD=-69±21という値を用い、マグマとジルコン中アパタイトとの同位体分別を求めると、δD= -35±21‰が得られた。この値を用いて太古代の島弧型アパタイトから、海洋δD値を推定すると、δD= -71±22‰という値が得られた。マントル水のδD=-222±28, -354±23‰という値と海洋δD値の間に差がみられ、初期の水の起源としては、原始太陽系円盤ガスとコンドライトの影響が疑われる。地球表層水は、34~41億年前の間、おおよそδD= -71±22‰で一定であり、その後、現在のδD= 0‰へ上昇したと考えられる。