冥王代モダンアナログである蛇紋岩熱水系における無機的な有機合成メカニズムの解明

阐明蛇纹岩热液系统中的无机-有机合成机制，这是冥古宙时代的现代模拟

基本信息

批准号：
15J09216
负责人：
須田好
金额：
$ 1.24万
依托单位：
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J09216/
关键词：
蛇紋岩熱水系炭化水素分子内同位体分析炭素安定同位体

项目摘要

蛇紋岩熱水系では、岩石と水の反応で形成される高水素濃度環境が非生物的な有機合成を促進することが期待されており、生命の化学進化の観点から注目されている。しかしながら、蛇紋岩熱水系で観測される最も単純な有機化合物ですら、その具体的な生成機構は明らかでない。本研究では、炭化水素の生成機構の解明を目的として、陸上の蛇紋岩温泉（長野県の白馬八方温泉）において主に炭素の安定同位体比を利用した解析を行った。前年度までの研究で、白馬八方温泉に含まれる炭素数1-5までの炭化水素の炭素同位体組成、およびプロパン（C3H8）の分子内炭素同位体組成のデータを得た。今年度はこれらのデータに基づいて、蛇紋岩温泉における炭化水素の生成機構を考察した。直鎖状の炭化水素に着目すると、炭素同位体比と炭素数の逆数との間に直線的相関関係があることが分かった。そこで本研究では、この観測された炭素同位体分布を説明しうる炭化水素の重合モデルを開発し、理論的な手段を取り入れて一般化を図った。炭素同位体比の直線的相関関係は、C1化合物（炭素原子を一つ含む炭素化合物）がある一定の同位体分別で連続的に付加することで長鎖の炭化水素が生成されると仮定すると、うまく説明することができる。また、白馬八方温泉の炭化水素と同様の同位体的特徴は、深海底の蛇紋岩熱水系でも報告されており、本研究の重合モデルを当てはめられることが分かった。このことから、白馬八方温泉における炭化水素の生成機構は、蛇紋岩熱水系で一般的に起こりうる事象であると考えられる。また、分子内レベルまで拡張した議論を行うことで、分子レベルの同位体情報では識別できない、より詳細な重合過程を見分けられることが示唆された。分析確度の評価や実験による検証などを行う必要があるが、この分子内同位体組成を用いた識別方法は、天然炭化水素の起源を推定する上で将来的に有力な手段になると考えられる。

在蛇形水热系统中，预期由岩石和水的反应形成的高氢浓度环境有望促进非生物有机合成，并从生命的化学演化的角度吸引了人们的注意。但是，即使在蛇形水热系统中观察到的最简单的有机化合物也没有明确的特定形成机制。在这项研究中，我们主要使用在土地上使用Serpentine Hot Springs（Hakuba Happo Onsen，Nagano县）的碳的稳定同位素比进行分析，目的是阐明碳氢化合物生产的机制。上一年的研究提供了有关Hakuba Happo Onsen中包含1-5个碳数的碳同位素组成的数据，以及丙烷的分子内碳同位素组成（C3H8）。今年，根据这些数据，我们研究了蛇形温泉中烃产生的机理。侧重于线性烃，发现碳同位素比与碳数的倒数之间存在线性相关性。因此，在这项研究中，我们开发了一个碳氢化合物聚合模型，该模型可以解释观察到的碳同位素分布，并采用理论手段来概括它。假设长链碳氢化合物是通过在某些同位素分馏中连续添加C1化合物（含有一个碳原子的碳化合物），可以很好地解释碳同位素比的线性相关性。此外，在深海蛇纹石水热系统中已经报道了与Hakuba Happo Onsen的类似同位素特征，发现该研究的聚合模型可以应用。因此，据信，Hakuba Happo Onsen的烃形成机制通常是在蛇形水热系统中发生的事件。此外，建议通过进行扩展到分子内水平的讨论，可以区分更详细的聚合过程，这些过程无法使用分子水平同位素信息来识别。有必要评估分析和实验验证的准确性，但是这种使用分子内同位素组成的识别方法被认为是估计天然碳氢化合物的起源的强大工具。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

蛇紋岩を母岩とする白馬八方温泉の炭化水素の起源：分子および分子内炭素同位体分析

白马八方温泉主岩为蛇纹岩的碳氢化合物的起源：分子和分子内碳同位素分析

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
須田好;上野雄一郎;Alexis Gilbert;吉田尚弘
通讯作者：
吉田尚弘

Origins of Hydrocarbons in On‒land Serpentinization Fields and Insights into Hadean Hydrothermal Systems: Systematic Study using Stable Isotopes

陆上蛇纹石化场中碳氢化合物的起源和对冥古宙热液系统的见解：使用稳定同位素进行系统研究

DOI：
10.14934/chikyukagaku.50.247
发表时间：
2016
期刊：
Chikyukagaku
影响因子：
0
作者：
Yonamine Yusuke;Suzuki Yuta;Ito Takuro;Miura Yoshiko;Goda Keisuke;Ozeki Yasuyuki;Hoshino Yu;百木漠;須田　好
通讯作者：
須田　好

Measurement of position-specific 13C isotopic composition of propane at the nanomole level