約３８億年前の地球表層希土類金属元素循環と生命圏の解明

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本研究では約38億年前に形成したイスア表成岩帯に産する生物由来graphiteと共存する希土類鉱物 (zircon, monazite, xenotime)の年代測定・組成分析により、当時の微生物生態系に制約を与えることを目的とした。これら希土類鉱物はサイズ数μm～10μmと非常に小さい為、微小領域分析に強いCHIME年代法での分析を試みた。希土類鉱物はしばしばクラックが入っている為、CHIME法であってもビームがうまく当たらず正確な測定ができないという問題点が浮上した。そこで可能な限り多点分析を行い、妥当な測定値のみを採用することとした。測定の結果、zirconは過去の研究で示されたイスア表成岩帯の形成年代 (Nutman et al., 2009)と同等かそれよりも古く、当時の砕屑物由来であり変成作用の影響は少ないと考えられる。一方でxenotime及びmonaziteの年代は約37億年前と約27億年前の2箇所にピークを持つことがわかったが、CHIME年代の誤差を考えると、本結果のみでxenotimeやmonaziteの初生年代を決定することはできない。そこでgraphiteとmonaziteの微小領域における位置関係からその成因を割り出すため、monazite、基質およびgraphite凝集体が共存する部分を集束イオンビームで切断して薄膜を作製し、透過型電子顕微鏡による組織観察を行った。するとmonazite結晶中にもgraphite及び石英の包有物が観察された。このgraphiteの結晶格子は乱れており、生物由来graphiteに似た特徴を示した。この産状は形成過程でgraphiteのもととなった生物の死骸や石英がmonazite中に取り込まれた、すなわちモナザイトの前駆物質が当時の海洋で沈殿したことを示唆していると考えられる。