研究グループ一覧

地質・古海洋グループ

教授 髙嶋 礼詩
(総合学術博物館)
地質学、層序学
准教授 黒柳 あずみ
(総合学術博物館)
微古生物学,古海洋学

白亜紀の古環境変動の研究:海洋無酸素事変


フランス・プロバンス地方にみられるOAE1aの地層

白亜紀は地球史で最も温暖化した時代の一つで、とりわけその中期には、短期間(数10万年間)の急激な温暖化が何度か発生しました。この時期には海洋に無酸素環境が拡大し、海洋生物の多くが絶滅したため、海洋無酸素事変(Oceanic Anoxic Events: OAEs)と呼ばれています。白亜紀の海洋無酸素事変の主なものとしては、OAE1a(1億2000万年前)、 OAE1b(1億1200万年前付近)、 OAE2(9400万年前)などがあり、この中でもOAE2は最も大規模で、このイベントを境に魚竜が地球上から姿を消しました。本研究室では、日本、フランス、アメリカ西海岸、イタリア、深海コアなどの地層を対象に、海洋無酸素事変時期に堆積した地層の化学分析や化石の群集解析を行い、その発生原因と発達・終焉のプロセスを明らかにする研究を行っています。

白亜紀の国際標準年代尺緯度樹立の研究


北海道芦別山地における白亜系の調査

温暖だった白亜紀の環境変動を詳細に復元するうえで、地層の年代決定の基準となる“正確なタイムスケール”の樹立は重要です。白亜紀はベリアシアン~マーストリヒチアン期までの12の“期”に細分されていますが、それぞれの期の境界の数値年代は必ずしも正確に決定されているわけではありません。例えば、アプチアン期とバレミアン期との境界の年代については、1億2600万年前という見解と1億2000万年前という見解があり、600万年もの違いがあります。私たちの研究グループでは、日本と欧米の白亜系の層序を詳細に対比し、日本の地層に挟まる凝灰岩の放射年代を測定することにより、白亜紀の各期の境界や海洋無酸素事変の発生時期の数値年代を高精度で決定する研究を行っています。

燐灰石微量元素組成を用いた火山灰・火砕流堆積物の対比


仙台市に広く露出する広瀬川凝灰岩

火山灰を用いた地層の対比は、第四紀の研究において多様な分野で応用されています。しかし、火山灰は続成作用や風化に脆弱であるため、容易にその化学組成や形態が変質する欠点があります。これに対して、私たちのグループでは、埋没続成や風化に極めて強い耐性がある燐灰石を用いることにより、古い時代の火山灰でも対比を可能としました。 現在、紀伊半島の中期中新世カルデラ群や東北地方の後期中新世~鮮新世のカルデラ群の火砕流堆積物―火山灰の対比、北海道の白亜紀の火山灰の対比などの研究を行っています。

有孔虫を用いた過去および未来の海洋環境推定


浮遊性有孔虫の飼育実験

過去の海洋環境を調べる方法の1つに、有孔虫という炭酸塩の殻を持つ生物を使う手段があります。浮遊性有孔虫は、海洋表層に生息する単細胞のプランクトンで、生息時の海洋の水温やpHなどをその殻に記録しています。私たちのグループでは、過去や未来の海洋環境をより精密かつ正確に推定することを目標に、有孔虫の分析や飼育実験などを行なっています。また、近年の人為起源による大気の二酸化炭素濃度上昇に伴う海洋酸性化は、有孔虫やサンゴなどの、海洋に生息する石灰化生物に多大な影響を与えることが懸念されているため、有孔虫の石灰化への影響についての研究も行なっています。

進化発生古生物学:5億4千万年前の動物胚化石の研究


マイクロX線CTを使って可視化した胚化石の内部構造(スケールは200ミクロン)

地球の表面付近は生物で満ちています。地球を覆う岩石・地層、土壌、植生からわれわれの腸の中まで、あらゆる場所に生命は存在しています。環境は、生物と気候や物理的な環境が一体となって生物圏となります。動物の中で最大のグループ、われわれを含む左右相称動物の爆発的な多様化は“カンブリア爆発”として知られ、また、その起源はさらに古いエディアカラ紀まで遡ると考えられています。この時代の岩石から発見される大きさが1㎜にも満たない動物胚の化石は、現在の刺胞動物と異なる発生過程をもつことから、現在より多様な二胚葉性動物群の存在を示唆しています。この動物胚化石の研究は、遺伝子から動物進化を研究する進化発生生物学に対して、化石から動物進化を研究する新しい古生物学として生まれた分野です。

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