[S-GL22] 年代層序単元境界の研究最前線

[SGL22-07] 中新統日本海珪藻質堆積物の高解像度かつ対比可能な年代モデルの構築を目指して

*吉岡 純平^1,2、黒田 潤一郎²、松崎 賢史²、仁木 創太³、平田 岳史³、古知 武^1,2、小川 奈々子⁴、大河内 直彦⁴ (1.東京大学大学院理学系研究科地球惑星科学専攻、2.東京大学大気海洋研究所海洋底科学部門、3.東京大学理学系研究科附属地殻化学実験施設、4.海洋研究開発機構)

キーワード：中新統珪藻質堆積物、珪藻化石層序、放散虫化石層序、サイクル層序

中期中新世から後期中新世にかけては、日本海を含む北太平洋広域で珪藻質堆積物が形成された。珪藻質堆積物による有機炭素の大量埋没は、炭素循環を通じて、当時の全球的寒冷化に大きな影響を及ぼしたと考えられている。ゆえに、当時の気候変動メカニズムの理解のためには、こうした珪藻質堆積物における高解像度年代モデルの構築が必要である。一方で、日本海の珪藻質堆積物の年代決定については、相対的な年代尺度である珪質微化石の生層序が用いられることが一般的である。これは大まかな年代推定や地域間の対比には非常に有用であるが、その年代値の誤差範囲を評価しにくいため、より高解像度での年代決定には向かない。
そこで、本研究では日本海の中新統珪藻質堆積物の1つである新潟県佐渡島の中山層を対象に、高解像度かつ対比可能な年代モデルの構築を目的として、(1)珪藻および放散虫の生層序年代の年代値と誤差範囲の計算と、(2)堆積物の主要元素および鉱物組成の周期的変動に基づくサイクル層序の構築を行った。
まず(1)について、生層序年代が有しうる誤差要因のうち、参照元である堆積シークエンスの年代モデルに由来する誤差を推定することで、各生層序年代の誤差範囲を算出した。これにより、相対年代である生層序年代をより数値的に扱うことができ、数値年代であるU-Pb年代などとの比較や併用が可能となった。実際に、本研究では中山層の年代制約として、珪藻化石層序年代とジルコンU-Pb年代とを併用している。また、この手法は他の時代の生層序年代にも応用可能であり、多くの堆積シークエンスにおいて、よりもっともらしい年代モデルの構築に貢献することが期待される。
次に(2)について、中山層において連続的に採取された堆積物試料から、主要元素組成と鉱物組成の変動をそれぞれX線蛍光（XRF）分析とX線回折（XRD）分析によって復元した。このうち、生物源シリカと砕屑物の量比を示すと考えられるSiO₂/Al₂O₃比とopal-A/quartz比において、地球軌道要素スケールでの顕著な周期的変動が確認された。また、続成由来のgypsumの周期的な出現も確認されており、これは珪藻質堆積物中に炭酸カルシウムが存在していたことを示唆する。本研究では、中山層のSiO₂/Al₂O₃比を全球の底生有孔虫δ¹⁸O変動曲線にサイクル層序対比することで、高解像度年代モデルを構築した。中山層同様の周期的変動は、秋田県に分布する女川層（Tada, 1991）や国際深海科学掘削計画（IODP）による日本海深海掘削コア（Kurokawa et al., 2019）など、他の日本海中新統珪藻質堆積物の生物源シリカと砕屑物の量比でも確認されており、将来的にはより広範囲の日本海中新統珪藻質堆積物を同軸の年代モデルで扱えるようになることが期待される。