[M-IS14] 古気候・古海洋変動

[MIS14-26] 深海堆積物の珪化から示唆される前期始新世温室期の海洋循環変動

*安川 和孝¹、田中 えりか^2,3、桑原 佑典^1,3、中村 謙太郎^1,3、Ann Dunlea⁴、Ingrid Hendy⁵、Bryan Niederbockstruck⁶、Ursula Röhl⁶、池原 実²、加藤 泰浩^1,3 (1.東京大学大学院工学系研究科、2.高知大学海洋コア国際研究所、3.千葉工業大学次世代海洋資源研究センター、4.Woods Hole Oceanographic Institution、5.University of Michigan、6.MARUM, University of Bremen)

キーワード：海洋循環、深海堆積物、前期始新世、超温暖化、シリカ循環、海洋科学掘削

海洋の鉛直循環は，地球の気候システムにおいて重要な役割を果たしている．新生代で最も温暖であった前期始新世 (約56-47 Ma) には，活発な南北方向の鉛直循環が海洋の熱を低緯度から高緯度へ輸送したことによって，長期的な温暖気候が維持された可能性が考えられている [1,2]．しかしながら，この温暖期における一時的な，さらなる「超温暖化イベント (hyperthermals)」中の海洋循環の変化については，未だ十分に理解されていない．
本研究では，暁新世-始新世境界温暖化極大 (PETM) を含む複数のhyperthermalイベントが記録されている南太平洋のIODP Site U1553 [3] および中央北太平洋のODP Site 1209で得られた深海堆積物の全岩化学組成分析を行った．また，既に報告済み [4] である南インド洋のODP Site 752および南大洋インド洋セクターのODP Site 738も対象として，データをコンパイルした．その結果，これらの短期的な温暖化イベント時に，南太平洋とインド洋では非砕屑性シリカの堆積を示す全岩SiO₂/Al₂O₃比が一時的に増大したことが分かった．これは，先行研究では大西洋のみで報告されていた現象である [5]．その一方で，中央北太平洋では堆積物の珪化が認められなかった．
堆積物の珪化の空間的不均質とhyperthermalイベント時における古環境学的変化の因果関係を検討するために，本研究ではマルチボックス炭素循環モデルとして知られるLOSCAR model [6] を参考として，大西洋・インド洋・北太平洋・南太平洋の各海盆を明示的に分離したグローバル海洋シリカ循環モデルを構築した．このモデルを用いて海洋のシリカ循環に関する数値実験を行った結果，北太平洋から他の海盆への一時的な (かつおそらく全球的な子午面循環の強化を伴う) 深層水の流出が，本研究で観測された空間的に不均質な深海堆積物の珪化を再現できることが示された．この海洋循環変動とhyperthermalイベントの一連の対応は，海洋鉛直循環が地球軌道の離心率極大に応答したことを示唆している．この循環再編によって生じた海洋熱輸送の変化は，前期始新世に繰り返し発生した気候変動の引き金となったか，あるいは気候変動を増幅するフィードバックとして機能した可能性がある．

[1] Thomas et al. (2014) Paleoceanography 29, 454–469. [2] Zhang et al. (2022) Paleoceanography and Paleoclimatology 37, e2021PA004329. [3] Niederbockstruck et al. (2024) Paleoceanography and Paleoclimatology 39, e2023PA004801. [4] Yasukawa et al. (2017) Scientific Reports 7, 11304. [5] Penman et al. (2019) Paleoceanography and Paleoclimatology 34, 287–299. [6] Zeebe (2012) Geoscientific Model Development 5, 149–166.