Elucidation of an unique organic matter maturation cycle in the Paleoproterozoic: potential driving force for life diversification

阐明古元古代独特的有机质成熟循环：生命多样化的潜在驱动力

• 批准号: 22K03790
• 负责人: 石田 章純
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03790/
• 关键词: 初期原生代; 窒素同位体; 炭素同位体; 二次イオン質量分析計; 段階燃焼法; 石油; 生命進化; 炭素，窒素，硫黄同位体

コロナ禍による行動制限で現地調査など一部の研究活動に支障はあったものの，手持ちの試料を用いた代替プランや新しく導入した分析手法の検討，次年度に予定していた分析法の開発に着手するなど，研究計画以上に順調に研究は進行している．段階燃焼法を用いた堆積岩試料の窒素同位体比分析法においては，初期原生代の大規模有機物脈の代表的な地層であるロシア，ザオネガ層の分析を継続して行い，有機物捕獲相と鉱物捕獲相の窒素それぞれに異なる値が見られることを初めて明らかにした．こうした窒素同位体比の差異は受けてきた地質的プロセスの違いを反映している．本研究では最大10‰以上もの異常を見出し，これを説明するには，当時の主となる生態系による元素循環とは全く独立して，地下などで熱熟成された有機物が石油化し海底から再び湧き出るような特殊な有機物の循環経路を想定する必要がある．これまでローカルな地質現象として少数の報告があったのみであった「初期原生代の石油脈」について，本研究により初めて同位体地球化学的に整合的な新たな証拠を提唱できた．この成果を投稿論文としてまとめている．さらにこれらの違いがカナダ，ガンフリント層の有機物脈，アメリカ，マーケット層の有機物脈でも見られ，当時の海洋にグローバルに起こった現象なのかを検証を進めている．窒素に加え炭素，硫黄による新たな評価法を開発するために，分析法の検討を進めている．ガスクロマトグラフ(GC)連結型の同位体質量分析計(GC-C-IRMS)の導入により，所属研究室で微量CO2の同位体比分析が可能となった．これを活用し，これまで本研究分野では前例のない，「段階燃焼炭素-窒素同位体測定法」の開発に取り組んでいる．本年度はGC-C-IRMSの導入とメソッド開発，また既存の段階燃焼ラインにおいて燃焼で生じるCO2を窒素と分集可能なラインの増設に取り組み始めた．

There are obstacles to on-site investigation and some research activities due to mobile restrictions. Handheld samples are used instead of tablets and new analytical methods are introduced. The development of predetermined analytical methods will be started in the next year, and research will be carried out in accordance with the above research plan. The step combustion method is used to analyze the isotope ratio of cumulated rock samples. The initial primary generation of large-scale organic veins represents the formation of organic matter. The analysis of organic matter capture phase and organic matter capture phase is different. The differences in isotope ratios are reflected in geological variations. In this study, the largest 10‰ or more anomalies were found, and the main ecosystem at that time was completely independent of each other. The underground thermal maturity of organic matter was determined by the circulation of special organic matter. A few reports on geological phenomena are published. This study is aimed at preliminary isotopic geochemistry and new evidence of integration. The results of this paper are submitted to the paper. The organic matter in the layer of the ocean was detected and the phenomenon of the ocean was detected. The new evaluation method was developed by adding sulfur. The introduction of GC linked isotope mass analyzer (GC-C-IRMS) into the laboratory is possible for the isotope ratio analysis of trace CO2. This paper presents a new method for the determination of carbon isotope by stepwise combustion. This year, the introduction of GC-C-IRMS has been well developed, and the existing stage combustion process, CO2 generation, and diversity of possible components have been selected.

项目成果

Microscale Simultaneous Measurement of Carbon and Nitrogen Isotopes on Natural Diamond

天然钻石碳氮同位素的微尺度同步测量

• DOI: 10.1111/ggr.12485
• 发表时间: 2023
• 期刊: Geostandards and Geoanalytical Research
• 影响因子: 3.8
• 作者: Ishida, Akizumi;Kitajima, Kouki;Hashizume, Ko;Spicuzza, Michael J.;Zaitsev, Alexander;Schulze, Daniel J.;Valley, John W.
• 通讯作者: Valley, John W.