[B-CG06] 地球史解読：冥王代から現代まで

[BCG06-P06] 前期ジュラ紀海洋無酸素事変における洪水増加イベント：機械学習を用いた陸源植物片分析

*上倉 寛紀¹、ブリーデン ベンジャミン²、河端 康佑³、久保田 好美²、中川 友紀¹、宮田 理央¹、池田 昌之¹ (1.東京大学、2.国立科学博物館、3.山口大学)

キーワード：トアルシアン、豊浦層群、炭素同位体、機械学習、物体検出

前期ジュラ紀Toarcian海洋無酸素事変（T-OAE; ~183 Ma）では、火成活動に伴う温暖化により海洋が貧酸素化し、海洋生物の大量絶滅が起こった。世界各地のT-OAE層準においては洪水堆積物が頻繁に認められ、全球的に水循環が活発化したとされているが、炭素循環の擾乱との関係やその時間スケールの不確定性が大きかった。このメカニズムを把握するためには、その洪水堆積物の構成を理解し、その起源を推定することも必要不可欠である。

本研究では、パンサラッサ海西縁で堆積した豊浦層群西中山層桜口谷セクションにて地質調査を行い、T-OAEの開始前後の詳細な岩相、有機炭素同位体比（δ¹³C_org）、植物片堆積量の変化を調べた。植物片堆積量の推定には、目視での顕微鏡観察を再現することを目的に機械学習を導入した。機械学習を用いた物体検出は人間による観察に比べて高速性と一貫性に優れ、世界各地のセクションの堆積物を並行して分析する上で有効な手法だと考えられる。

詳細な現地調査とδ¹³C_org分析から、従来未確認であったT-OAE開始時の炭素同位体比の-2‰シフトの区間を20 cmまで絞りこんだ。同層準では洪水堆積物と推定される砂岩層が平均8 cm間隔で堆積した。各砂岩層のδ¹³C_orgは上下の泥岩層と概ね近い値を示し、T-OAEの環境変動に対して陸域と海域の有機物が同様の応答をしたことを示唆する。さらに、同セクションのU-Pb年代測定層準間の堆積速度を一定と仮定すると、この同位体シフトは約1300年以内、砂層は約500年おきに堆積したと推定される。

機械学習を用いた植物片の定量では、テチス海域の対応するT-OAE層準に比べてパンサラッサ海西縁ではT-OAEにおける海洋への陸源有機物の供給が多かったことを示す結果となった。同層準では他の層準に比べて植物片の粒径の多様性が高く、同時期の洪水増加によって堆積したことを示唆する。