後期原生代研究

 後期原生代(10~5.4億年前)は大型で多様な多細胞化石の出現によって特徴づけられる時代です。この時代に地球表層で起きた事象を明らかにすべく、その時代に堆積した岩石を採取し、同位体比分析などの地球化学的手法を通じて当時の古環境解読を試みています。研究対象地域は以下の地域です。

時代背景

 私が特に注目しているのはエディアカラ紀(6.3~5.4億年前)です。従来多細胞動物の化石はカンブリア紀(5.4~4.9億年前)の地層から見つかると言われていましたが、最新の研究に基づくと、右に示すような数種の動物の化石はエディアカラ紀の地層から見つかる事が明らかになってきました。この時代は大気海洋が現在と同程度まで酸化された時代とも考えられており、この時代に起きた古環境変動を明らかにする事は、動物誕生の謎に迫る重要な研究と言えます。


掘削試料の採取

 後期原生代研究を推進するために私たちが最も注目しているのが南中国の地層です。化石を豊富に含み、浅海から深海までの幅広い堆積場の岩石が良好に保存されているからです。岩石は陸上掘削によって採取しています。この方法は岩石を完全連続で採取でき、地表における風化の影響を受けていない岩石を取れるため、後に示す化学分析を行うためには最適な岩石採取方法であると言えます。


濃度・同位体比分析

 海外で採取してきた岩石を日本の化学実験室内で各元素毎に分離し、質量分析計を利用して元素濃度や同位体比測定を行います。以下ではその一例を紹介します。

 海水組成を一番大きく左右するのは大陸から流れ込む河川水と、海底から供給される熱水です。特に大陸を削剥した河川水は生命に必須な元素の大半を供給しています。海水組成が変化した時期を探るには、「いつ大陸削剥が活発になったのか」を知れば良いと言えます。過去の時代の大陸削剥量は過去の堆積岩中のSr同位体比から推定することができます。それは大陸削剥由来の河川水は熱水に比べて高いSr同位体比を持っているからです。

 南中国・三峡地域で採取した掘削試料を用いて、Sr同位体比を連続的に測定しました(右図)。その結果エディアカラ紀の岩石は0.708~0.710という地球史上最も高い値を示し、これはこの時代の大陸削剥量が最も高かった事を意味します。またこの大陸削剥量の変化に応じて生物活動の指標とされる炭素同位体比なども変化していることが明らかになり、大陸削剥(固体地球)と生物活動の間の因果関係も見え始めました(詳細はSawaki et al., 2010などをご覧ください)。



【後期原生代研究に関する業績】

 

論文題名:Tonian-Cryogenian boundary sections of Argyll, Scotland

著者名:Fairchild, I. J.., Spencer, A. M., Ali, D. O., Anderson, R., Anderton, R. P., Anderton, R., Boomer, I., Dove, D., Evans, J. D., Hambrey, M., Howe, J., Sawaki, Y., Shields, G. A., Skelton, A., Tucker, M. E., Wang, Z., Zhou, Y.

雑誌名・巻・頁・発行年:Precambrian Research, accepted.

 

論文題名:Redox history of the Three Gorges region during the Ediacaran and Early Cambrian as indicated by the Fe isotope

著者名:Sawaki, Y., Tahata, M., Komiya, T., Hirata, T., Han, J., Shu, D.

雑誌名・巻・頁・発行年:Geoscience Frontiers, 9, 155-172, 2018.

 

論文題名:A high-resolution chemostratigraphy of post-Marinoan Cap Carbonate using drill core samples in the Three Gorges area, South China

著者名:Sato, H., Tahata, M., Sawaki, Y., Maruyama, S., Yoshida, N., Shu, D., Han, J., Li, Y., Komiya, T.

雑誌名・巻・頁・発行年:Geoscience Frontiers, 7, 663-671, 2016

 

論文題名:Three-step modernization of the ocean: Modeling of carbon cycles and the revolution of ecological systems in the Ediacaran/Cambrian periods

著者名:Tahata, M., Sawaki, Y., Ueno, Y., Nishizawa, M., Yoshida, N., Ebisuzaki, T., Komiya, T., Maruyama, S.

雑誌名・巻・頁・発行年:Geoscience Frontiers, 6, 121-136, 2015

 

論文題名:The Marine Environments encompassing the Neoproterozoic glaciations: evidence from C, Sr and Fe isotope ratios in the Hecla Hoek Supergroup in Svalbard

著者名:Tahata, M., Sawaki, Y., Yoshiya, K., Nishizawa, M., Komiya, T., Hirata, T., Yoshida, N., Maruyama, S., Windley, B. F.

雑誌名・巻・頁・発行年:Precambrian Research, 263, 19-42, 2015

 

論文題名:Uranium and molybdenum isotope evidence for an episode of widespread ocean oxygenation during the late Ediacaran Period

著者名:Kendall, B., Komiya, T., Lyons, T. W., Bates, S. M., Gordon, G. W., Romaniello, S. J., Jiang, G., Creaser, R. A., Xiao, S., McFadden, K., Sawaki, Y., Tahata, M., Shu, D., Han, J., Li, Y., Chu, X., Anbar, A. D.

雑誌名・巻・頁・発行年:Geochimica et Cosmochimica Acta, 156, 173-193, 2015

 

論文題名:The anomalous Ca cycle in the Ediacaran ocean: evidence from Ca isotopes preserved in carbonates in the Three Gorges area, South China

著者名:Sawaki, Y., Tahata, M., Ohno, T., Komiya, T., Hirata, T., Maruyama, S., Han, J., Shu, D.

雑誌名・巻・頁・発行年:Gondwana Research, 25, 1070-1089, 2014

  

論文題名:Initiation of leaking Earth: An ultimate trigger of the Cambrian explosion

著者名:Maruyama, S., Sawaki, Y., Ebisuzaki, T., Ikoma, M., Omori, S., Komabayashi, T.

雑誌名・巻・頁・発行年:Gondwana Research, 25, 910-944, 2014

  

論文題名:The Cambrian Explosion: Plume-driven birth of the second ecosystem on Earth

著者名:Santosh, M., Maruyama, S., Sawaki, Y., Meert, J. G.

雑誌名・巻・頁・発行年:Gondwana Research, 25, 945-965, 2014

  

論文題名:New chronological constraints for Cryogenian to Cambrian rocks in the Three Gorges, Weng’an and Chengjiang areas, South China

著者名:Okada, Y., Sawaki, Y., Komiya, T., Hirata, T., Takahata, N., Sano, Y., Han, J., Maruyama, S.

雑誌名・巻・頁・発行年:Gondwana Research, 25, 1027-1044, 2014

  

論文題名:Nitrogen isotope chemostratigraphy of the Ediacaran and Early Cambrian platform sequence at Three Gorges, South China

著者名:Kikumoto, R., Tahata, M., Nishizawa, M., Sawaki, Y., Maruyama, S., Komiya, T., Takai, K., Ueno, Y.

雑誌名・巻・頁・発行年:Gondwana Research, 25, 1057-1069, 2014

 

論文題名:In-situ analyses of phosphorus contents of carbonate minerals: Reconstruction of phosphorus contents of seawater from the Ediacaran to early Cambrian

著者名:Shimura, T., Kon, Y., Sawaki, Y., Hirata, T., Han, J., Shu, D., Komiya, T.

雑誌名・巻・頁・発行年:Gondwana Research, 25, 1090-1107, 2014

 

論文題名:Carbon and oxygen isotope chemostratigraphies of the Yangtze platform, South China: Decoding temperature and environmental changes through the Ediacaran

著者名:Tahata, M., Ueno, Y., Ishikawa, T., Sawaki, Y., Murakami, K., Han, J., Shu, D., Li, Y., Guo, J., Yoshida, N., Komiya, T.

雑誌名・巻・頁・発行年:Gondwana Research, 23, 333-353, 2013

 

論文題名:The Ediacaran radiogenic Sr isotope excursion in the Doushantuo Formation in the Three Gorges area, South China

著者名:Sawaki, Y., Ohno, T., Tahata, M., Komiya, T., Hirata, T., Maruyama, S., Windley, B. F., Han, J., Shu, D., Li, Y.

雑誌名・巻・頁・発行年:Precambrian Research, 176, 46-64, 2010

 

論文題名:87Sr/86Sr chemostratigraphy of Neoproterozoic Dalradian carbonates below the Port Askaig Glaciogenic Formation, Scotland

著者名:Sawaki, Y., Kawai, T., Shibuya, T., Tahata, M., Omori, S., Komiya, T., Yoshida, N., Hirata, T., Ohno, T., Windley, B. F., Maruyama, S.

雑誌名・巻・頁・発行年:Precambrian Research, 179, 150-164, 2010

 

論文題名:Internal structures and U-Pb zircon dating of a tuff layer in the Meishucunian Formation, Yunnan Province, South China

著者名:Sawaki, Y., Nishizawa, M., Suo, T., Komiya, T., Hirata, T., Takahata, N., Sano, Y., Han, J., Kon, Y., Maruyama, S.

雑誌名・巻・頁・発行年:Gondwana Research, 14, 148-158, 2008

 

論文題名:Sr isotope excursion across the Precambrian-Cambrian boundary, in the Three Gorges area, South China

著者名:Sawaki, Y., Ohno, T., Fukushi, Y., Komiya, T., Ishikawa, T., Hirata, T., Maruyama, S.

雑誌名・巻・頁・発行年:Gondwana Research, 14, 134-147, 2008

 

論文題名:Carbon isotope chemostratigraphy of a Precambrian/Cambrian boundary section in the Three Gorge area, South China: Prominent global-scale isotope excursions just before the Cambrian Explosion

著者名:Ishikawa, T., Ueno, Y., Komiya, T., Sawaki, Y., Han, J., Shu, D., Li, Y., Maruyama, S., Yoshida, N.

雑誌名・巻・頁・発行年:Gondwana Research, 14, 193-208, 2008

 

論文題名:Evolution of the composition of seawater through geologic time, and its influence on the evolution of life

著者名:Komiya, T., Hirata, T., Kitajima, K., Yamamoto, S., Shibuya, T., Sawaki, Y., Ishikawa, T., Shu, D., Li, Y., Han, J.

雑誌名・巻・頁・発行年:Gondwana Research, 14, 159-174, 2008