プロジェクト紹介

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カナダ太平洋岸プロジェクト (Canadian Pacific Coast Projects)

基盤研究（B）（海外）
JSPS Grant-in-Aid Fundamental Research B (Abroad Research)

  • 研究代表者 (Project leader)：長谷川卓 (T. Hasegawa)
  • 期間 (Period)：平成27-29年 (FY2015-2017)
  • 研究経費 (Total amount of the grant)：1,240万円 (\12,400,000)
  • 研究課題名 (Title)：温室地球と氷室地球の分岐点：カナダ太平洋岸白亜系の水温変動記録から探る (Turning point of greenhouse or icehouse: Cretaceous paleothermometry from Canadian Pacific Coast)

カナダ・ブリティッシュコロンビア州のHaida Gwaii（旧名・クイーンシャーロット諸島）は，カナダの最も西側に位置する島々であり，白亜紀当時の大陸縁辺堆積物が分布している．グラハム島南岸には白亜系セノマニアン(C)からチューロニアン(T)の堆積物が分布している．共同研究者のJim Haggart博士（カナダ地質調査所）により，周辺の化石の産出状況からC/T境界の位置が２キロメートル程度の範囲に絞りこまれていた．2013年の長谷川の現地調査により，その層位範囲の下半部では強く成層した砂質泥岩が卓越（細かい砂の葉理がシルト岩に入る）し，底生生物活動が欠如していたことが判った．またその範囲にはストーム性の砂岩層（テンペスタイト）が散在し，少なくとも波浪の影響するような比較的浅海の環境下に置かれた期間が存在したと考えられる．この「浅海かつ無酸素」という興味深い環境は，その後の炭素同位体比層序解析の結果，セノマニアン再後期，C/T境界の炭素同位体比エクスカーション(CIE)の層準の直下に顕著にみられ，CIE層準ではその特徴が弱くなることが確認できた．OAE2（海洋無酸素事変２）の層準を示すこのCIEは，Haida Gwaiiでは少なくとも約1.5‰以上の規模を持っていた（CIE上限は堆積物の粗粒化により確認できない）．OAE2期間に海底の溶存酸素が増加するという傾向は，北海道(Nemoto and Hasegawa, 2011)やニュージーランド(Hasegawa et al., 2013)でも確認されており，太平洋縁辺の広い範囲で共通する現象である可能性が高まった．これは欧州，テチス海域，大西洋域における海底が無酸素あるいは貧酸素化するOAE2の現象と正反対であり，当時の汎地球的環境変化を議論する上で非常に重要な成果と言える．

Haida Gwaii is islands located at the western boundary of Canada that show wide distribution of Cretaceous terrigenous sediments. Cenomanian-Turonian sequence studied here is located at the south coast of Graham Island. Based on previously collected macrofossils by Dr. Jim Haggart of Geological Survey of Canada, our colleague, T. Hasegawa studied the interval that potentially hosts the C/T boundary in 2013. The lower part of the studied section showed strong stratification indicating no benthic activity. Sporadic occurrences of tempestites show occasional depositional setting above storm wave base. Our carbon isotope stratigraphy and carbon isotope excursion (CIE) exhibits this interesting “shallow but oxygen-limited” environment developed just prior to the period of OAE2, and oxygen increased within the OAE2 interval. Similar “oxygenation event” is also observed both in Japan (Nemoto and Hasegawa, 2011) and New Zealand (Hasegawa et al., 2013) during identical time period, and appear to be a Pacific-wide phenomenon. It could be an oxic event that compensated the anoxic condition in Europe, Tethyan Sea and Proto-Atlantic Ocean during OAE2. Our Haida Gwaii data will provide important insight for paleoenvironmental reconstruction during OAE2.

石灰質ノジュール古水温計プロジェクト
(Calcareous nodule paleothermometry Project)

戦略的萌芽研究
JSPS Grant-in-Aid for challenging Exploratory Research

  • 研究代表者 (Project leader)：長谷川卓 (T. Hasegawa)
  • 期間 (Period)：平成24-25年 (FY2012-2015)
  • 研究経費 (Total amount of the grant)：300万円(\3,000,000)
  • 研究課題名 (Title)：石灰質ノジュールを用いた泥質岩の古水温計開発 (Research on calcareous nodules as a resource of mudstone paleothermometry)

炭酸塩ノジュールは，泥質岩には普遍的にみられる素材であり，主に方解石の微細結晶からできている．過去の海底古水温推定には従来より，方解石の殻を持つ底生生物，特に底生有孔虫殻の酸素同位体比を用いることが一般的であるが，再結晶などの影響により，古水温推定に用いることのできる化石個体を十分に集めることが難しい．そこで我々は炭酸塩ノジュールに着目した．北海道羽幌地域に分布する白亜系蝦夷層群から多数のノジュールを採集し，産出状況，ノジュール記載，炭酸塩含有量，全有機炭素含有量および酸素同位体比分析に基づき，古水温計として有用なノジュールの弁別方法について検討した．海底面直下で形成されたと考えられる構造（生痕によりノジュールを形成する炭酸塩が外部の母岩に抽出された構造があるなど）を持つノジュールと，湧出メタンの硫酸還元に伴い形成されると考えられるノジュールは例外なく底生有孔虫とほぼ同様の値を持っており，海底古水温を反映する．湧出メタンの硫酸還元下で形成された一部のノジュールには，海底面直下を示唆する二枚貝（キヌタレガイ）が付着していたことも，このことを支持する．さらにその二枚貝の酸素同位体比を測定したところ，ノジュールの示す古水温とほぼ同じ古水温が得られた．本研究により「露頭と室内で選別作業を行えば，効率よく古水温を保持する可能性の高いノジュールを選別できる」ことが分かった．同じ記載条件を持つ大夕張産ノジュールを調査した結果，ビトリナイト反射率0.6%程度の埋没深度では水温情報は抽出できないことが判った．堆積後の強い圧縮を受ける過程では間隙水がノジュールに浸潤し，ノジュール内の有機物が分解することでその間隙水に二酸化炭素ないし重炭酸イオンが供給されたためと解釈できる．

Calcareous nodules are commonly observed in mudstone sequences around Pacific, however, no study discussed potential paleothermometry based on calcareous nodules. It might supplements the role of benthic foraminifers. We described occurrences at outcrops, general configurations including their cut sections, analyzed carbon content, total organic carbon, and carbon and oxygen isotopes of nodules collected from Cretaceous starata of several regions in Hokkaido including the Haboro area. Structure suggesting consolidation just below the sea floor includes burrows that eject calcareous material from nodule. Nodules consolidated associated with anaerobic oxidation of methane with sulfate reduction appear to be “just below the sea bottom” origin. Such nodules show the exactly same oxygen isotope values with that of benthic foraminifers. A bivalve fossil found on one of the methane seep nodules preserved aragonite of the shell and yielded close oxygen isotope temperature with that of host nodule. Study on nodules from the Haboro area showed that selections in front of outcrops and at laboratory enable us to select "high quality nodules" for oxygen isotope paleothermometry. On the other hand, nodules with similar condition from the Oyubari area appeared to be recrystalized and inappropriate for paleothermometry. Even if it was originally consolidated near the bottom of the sea, strong compaction during burial would have caused permeation of pore water into the nodule. Carbon dioxide or bicarbonate ions derived from decomposed organic matter would have caused recrystallization of calcite with oxygen isotopes as low as -10 permil in the nodule.

ニュージーランド・プロジェクト (New Zealand Project)

基盤研究（B）（海外）
JSPS Grant-in-Aid Fundamental Research B (Abroad research)

  • 研究代表者(Project leader)：長谷川卓 (T. Hasegawa)
  • 期間(Period)：平成20-22年度(FY2008-2010)
  • 研究経費(Total amount of the grant)：970万円 (\9,700,000)
  • 研究課題名(Title)：「白亜紀海洋無酸素事変に対する顕著な負のフィードバック：南西太平洋域の証拠」(Obvious negative feedback against Cretaceous oceanic anoxic event: An evidence from Southern Pacific region)


　ニュージーランド(NZ)の白亜系セノマニアン(C)からチューロニアン(T)のδ13C層序が明らかになり， C/T境界の位置が，従来の見解よりも100m程度上位にあることが判った．研究協力者による渦鞭毛化石層序も同様の結果となった.海洋無酸素事変OAE2の層準は，大型化石の「無化石帯」中にあり，高緯度南太平洋ではOAE2が始まる前に深刻な海洋生物環境の変化が生じていたことが明らかになった.さらに漸深海帯セクションのOAE2層準では，顕著な赤色層が発達し，極めて酸化的な環境であったことが示唆された．赤色層では，前後の地層には豊富に含まれる陸上植物起源物質（ケロジェンのみならずバイオマーカーも）含有量が大きく低下し，陸域環境も同時に深刻な影響を受けたことを示唆する．南極大陸近傍という古緯度からのデータであり， C/T境界の環境変化，更に白亜紀の気候モデル構築上重要なこれらの成果は，論文投稿中である」を「これらの成果は，英文の論文として国際雑誌Cretaceous Researchに公表された．

We established carbon isotope stratigraphy across the Cenomanian/Turonian boundary in the northern South Island and located exact correlative interval of OAE2. See Hasegawa et al. (2013).

(Hasegawa et al. (2013)).

 

モンゴル・ゴビプロジェクト (Mongol Gobi Project)

基盤研究（B）（海外）
JSPS Grant-in-Aid Fundamental Research B (Abroad research)

  • 研究代表者(Project Leader): 安藤寿男（H. Ando）
  • 期間(Period)：平成21-23年(FY2009-2011)
  • 研究経費(Total amount of the grant)：1,260万円（\12,600,000）
  • 研究課題名(Title): ：「白亜紀中期における陸域湿潤化:温室地球システム解明に向けたモンゴル白亜系調査」(Humidity increase of the Asian continent during Mid-Cretaceous: Geological survey of the Mongolian Cretaceous toward elucidating the system of greenhouse earth)

ゴビ砂漠南東部の数地域の下部白亜系湖成泥岩層の調査から，OAE1a層準と対比されうるアプチアン・アルビアン階の好適層準を探しあて，その岩相・堆積相層序を確立した上で，δ13C，化学風化度や有機・無機化学環境指標の変遷の抽出を試みた．その結果，シネフダグ地域のシネフダグ層が最も条件がよく連続的な記録が得られたが，砂漠の平坦地形の地域であるため，特にOAE1a相当層準の露出が不十分で大西洋域の詳細層序との対比や精密環境変動復元には，さらに連続地層記録や試料が必須であることが判明した．

公表論文（Related publication）: Li, Ando, H. Hasegawa, Yamamoto, T. Hasegawa, Ohta, Hasebe, Ichinnorov (2014).

北海道プロジェクト (Hokkaido Projects)

基盤研究（B）（一般）
JSPS Grant-in-Aid Fundamental Research B (Regular research)

  • 研究代表者(Project leader)：長谷川卓 (T. Hasegawa)
  • 期間(Period)：平成18,19年度(FY2006, 2007)
  • 研究経費(Total amount of the grant)：1,520万円（\15,200,000）
  • 研究課題名(Title)：世界最高の解像度による白亜紀OAE2の古気候解析(World highest resolution study of paleoclimatology through the Cretaceous OAE2)


北海道の白亜系蝦夷層群中に記録されているC/T境界の海洋無酸素事変OAE2について，達布地域の200-400m/m.y.という高い堆積速度を活かし，まず5000年の解像度でδ13C層序を明らかにし，英国のリファレンスセクションで認められる対比基準面を全て確認し，詳細な対比を行った（守屋他, 2008; Hasegawa et al., 2010）．更にOAE2前半部分の，近年火山活動や気候の寒冷化などで注目される層準のδ13C層序を約500年という世界最高の解像度で明らかにした．更にリファレンスセクションの炭酸塩のδ13C曲線には現れない，明瞭な「2万年事変」を確認した．これは複数のセクションで火山由来物質の濃集が報告されている層準に一致しており，LIP火成活動との因果関係が示唆された ．

See abstract of Nemoto and Hasegawa (2011) below about the fruit of this project.

（Nemoto & Hasegawa, 2011）

 


基盤研究 (C)(1)（一般）
JSPS Grant-in-Aid Fundamental Research C(1) (Regular research)

  • 研究代表者(Project leader)：長谷川卓 (T. Hasegawa)
  • 期間：平成13-15年度(FY2001-2003)
  • 研究経費(Total amount of the grant)：340万円（\3,400,000）
  • 研究課題名(Title)：炭素同位体比曲線による上部白亜系化石年代面の有用性指標の確立(Evaluation of Upper Cretaceous biohorizons based on carbon isotope stratigraphy)

北海道の白亜系チューロニアン～サントニアンの蝦夷層群にδ13C変動による年代面を数多く入れ，既存の化石層序による年代論の評価を目指した．有効な年代面２枚を日本で初めて報告(土屋他，2003; Hasegawa, 2003a; Toshimitsu et al. 2007)，日本の化石層序の対比精度は高いことが判ってきた．また浮遊性有孔虫生層序による対比の問題点を指摘した．

Cretaceous Turonian through Santonian strata of the Hokkaido Island were investigated. We identified two carbon isotopic datum planes which are now well known with nomenclature by Jarvis et al. (2006). The carbon isotope stratigraphy qualified chronological availability of Japanese Upper Cretaceous biostratigraphy.

（Hasegawa, 2003; 山本・長谷川，2006; Toshimitsu, Hasegawa and Tsuchiya, 2007）