太古代から原生代前期までの海水組成進化-流体包有物を用いた手法の開発-

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海水中のCO_2濃度変動は、地球の表層環境変動及び生命進化を議論する上で非常に重要である。しかし、これまでそれを推定する方法が確立されていなかったため、定量的な議論はされてこなかった。そこで本研究では、(1)海洋地殻の海洋底熱水変質作用に着目した地質学、岩石学、熱力学的手法、(2)熱水性石英中の流体包有物を用いた地球化学的手法を32、30、25、22億年前及び600万年前の地質体に適用し、地球史を通じた海水中のCO_2濃度の経年変化を推定した。(1)の手法により、海洋地殻中に固定されたCO_2量は、32億年前から600万年前まで減少していることが明らかになった。特に、25億年前のCO_2量は32億年前のものの10分の1以下であった。このことから、32億年前から25億年前に海水中のCO_2濃度が急激に減少したと考えられる。次に(2)の手法により、30、22億年前の海水のXCO_2に制約を与えた。この流体包有物の研究では、真空中で石英を破砕し、流体を抽出するシステムを新たに開発した。これまで、XCO_2または炭素同位体比のどちらかを測定する研究はされてきたが、本研究では真空ライン中でH_2O量の定量を可能にしたことにより、同一試料からXCO_2と炭素同位体比の両方を測定する方法を確立した。この手法を天然の試料に適用した結果、約30億年前の海水のXCO_2は現在より約100倍程度高く、22億年前は現在の数倍以下であることが明らかになった。以上のことからまた、現在の約100倍という太古代の高CO_2濃度の海水は原生代前期までに急激に減少したことが明らかになった。また、太古代の大気CO_2分圧は現在の約1000〜10000倍高いことが示唆された。