Journal of Geography 115 (5) Paleoenvironmental Changes in the Japan Sea and off Kashima over the Last 150 kyr Based on Oxygen and Carbon
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(2) 気 候 が 寒 冷化 して 大 陸氷 床 が発 達 した氷 河 時代 に. I. 有 孔 虫 の殻 の酸 素 ・炭 素 同位 体 比. は,そ の 大 陸 氷 床 の酸 素 同 位 体 比 が 海 水 よ り も. 一 般 に ,深 海底 の堆 積 物 は マ リー ンス ノ ーが 静. 30〜50%。. も小 さ い た め に,海 洋 全 体 の 海 水 の酸. か に積 も るの で,海 底 にパ イ プ を突 き刺 して得 ら. 素 同位 体 比 が1%。 位 大 き くな っ て い る 。 一 方,有. れ る海 底 コア は 連 続 的 な堆 積 物 で あ る。 そ の 中 に. 孔 虫 の 殻 の 炭 素 同 位 体 比(13C/12C)は,水. は1mmに. 影 響 を ほ と ん ど受 け ない の で,海 水 の炭 素 同位 体. も満 た な い 炭 酸 カ ル シ ウ ム(CaCO3). の殻 か ら成 る原 生 動 物 の 有孔 虫 と呼 ば れ る化 石 が. 温の. 比 の変 動 が そ の ま ま有 孔 虫 の 殻 に記録 され る。. 沢 山入 って い る。 有 孔 虫 に は,大 き く分 け て 海洋. II. 過 去 の 気 候 変 化. 表 層 に生 息 して い る浮 遊 性種 と海 底 に 生 息 して い る 底 生 種 の2種 類 が い る。 そ の うち,浮 遊 性 有. 図1の 右 側 に は,過 去10万. 年 前 まで の外 洋 に. 孔 虫 の 現 生 種 は,熱 帯 ・亜 熱 帯 ・温 帯 ・亜 寒 帯 ・. お け る標 準 的 な酸 素 同位 体 比 カ ー ブが 示 され て い. 寒 帯 の5つ. の 海 域 にそ れ ぞ れ棲 み分 け て い る の. る 。 まず は,こ の カ ー ブが 過 去 の気 候 変 化 を表 し. で,海 底 コア 中 の浮 遊 性 有 孔 虫 の 種 類 を識 別 す れ. て い る こ とか ら説 明 し よ う。 こ の カ ー ブ の 基 に. ば,そ の海 域 に か っ て暖 流 が 流 れ てい た の か,寒. な っ た 海 底 コ ア は,外 洋 の 水 深3,000m付. 流 が流 れ て い た か が判 る。 一 方,底 生 有 孔 虫 は海. 深 海底 か ら採 取 され,そ の コア の 中 に含 ま れ る底. 底 環境 が 良 け れ ば多 くの種 類 が 生 息 で きるが,溶. 生 有 孔 虫 の 殻 が 材 料 と して 使 わ れ た 。 図1の. 存 酸 素 が 少 な い還 元 的 な海 底 で は種 類 が 限定 され. 軸 は14C年 代 測 定 値 な どか ら年 代 に な っ て お り,. るの で,過 去 の 海底 環 境 の指 標 に な る。 こ の よ う. 横 軸 は酸 素 同 位体 測 定値 の平 均 値 か らの変 動 が示. 近の 縦. に,海 底 コア に含 まれ る有 孔 虫 の種 類 を古 生 物 学. さ れ て い る。 コ ア 最 上 部 の 現 在 か ら約8千. 的 に調 べ るだ け で も,過 去 の 海洋 表層 や海 底 の様. まで の 酸 素 同 位 体 比 は余 り変化 して い な い が,そ. 子 を伺 い 知 る こ とが で きる 。. れ 以 前 に お い て 著 し く 変 化 し て い る,水. しか し,そ れ だ けで は な い 。有 孔 虫化 石 は地 球. 3,000mの. 年前 深. 現 在 の 水 温 は 約1.5℃ で,過 去 に お い. 化 学 的 に も優 れ た研 究材 料 にな っ て い る 。有 孔 虫. て も海 底 水 温 は 余 り変 化 し な か っ た と考 え られ. は炭 酸 カ ル シ ウ ム(CaCO3)の. る。 しか し今 仮 に,現 在 か ら約1.7万 年 前 まで の. 殻 を もつ種 類 が多. い の で,そ の 殻 を構 成 して い る酸 素 と炭 素 の 同位. 酸 素 同 位 体 比 の変 化(1.7%。)が,海. 体(ア. 化 で 引 き起 され た と仮 定 して み よ う。式(1)の. イ ソ トー プ)を 使 う こ と に よ り,更 に多 く. 底水 温 の変. 古 環 境 の 情 報 を 引 き 出 す こ とが で き る。 そ の う. 勾 配 か ら も分 か る よ う に,1.7万. ち,酸 素 同位 体 比(18O/16O)は,そ. の殻 が形 成. 温 は‑4.3℃. と い う有 り得 な い値 に な っ て し ま う. 海 水 の酸 素 同 位 体 比. (塩 分35の. 海 水 の 氷 点 は 約‑1.9℃)。. さ れ た 時 の 水 温(T)と. 年前の海底 の水 そ こ で,. (180/160)に よ っ て変 動 して,そ れ らの 問 に は 次. この底 生有 孔 虫 の殻 の酸 素 同位 体 比 の変 化 は,過. の 関係 が知 られ て い るShackleton(1974)。. 去 に お い て 海水 の酸 素 同位 体 比 も変 化 した こ と を 示 し て い る。 す な わ ち,8千. (1) こ こ で,δcは. 年 前 か ら1.7万 年 前. にか け て 海水 の 酸 素 同位 体 比 が次 第 に大 き くな っ. 有 孔 虫 の 殻 の 酸 素 同位 体 比 で,あ. て い った 原 因 は,海 底 水 温 の低 下 の可 能 性 も含 ま. る標 準 試 料 の 酸 素 同位 体 比 か らの 偏 差 を千 分 率. れ るが,海 水 の 酸 素 同位 体 比 が氷 河 時代 に大 き く. (%o)で 表 わ し た もの で あ る。 δwは そ の有 孔 虫. な った こ と に因 る 。. が 生 息 して い た 周 囲 の 海水 の酸 素 同位 体 比 で,標. す なわ ち,氷 河 時 代 に 海 面 か ら水 蒸 気 が蒸 発 す. 準 平 均 海 水 の 酸 素 同位 体 比 か らの 偏 差 を千 分 率. る際,質 量 の 軽 い160を. (%o)で 表 わ した もの で あ る。 標 準 平 均 海水 と は,. 水 蒸 気 よ り多 く蒸 発 して 大 陸氷 床 に 固 定 され る た. 外 洋 の 水 深1,000m以. め に,海 洋 全 体 の 海 水 の 酸 素 同位 体 比(δw)が. 深 の 海 水 の こ と で,そ. の. 酸 素 同 位 体 比 は現 在 ほ ぼ一 定 して い る。 しか し,. もつ水 蒸 気 が180を. もつ. 大 き くな り,そ の よ うな 海水 中 で 殻 を形 成 した有 653.
(3) 図1. 日 本 海 隠 岐 堆 の 海 底 コ ア(KH‑79‑3,L‑3とC‑3)に び 浮 遊 性(丸 印)有 孔 虫 の 炭 素 ・酸 素 同 位 体 比(Oba 的 な 酸 素 同 位 体 比 カ ー ブ(右 す る(高. 温 に な る)よ. 側).酸. 含 ま れ る 底 生(四 角)お よ et al., 1991)と 外洋 の標 準. 素 同位 体 比 の横 軸 の 目盛 は右 方 向 に減 少. う に 示 し て あ る.. Fig . 1 Carbon and oxygen isotopes of benthic (solid square) and planktonic (open circle) foraminifers in marine sediment cores (KH-79-3, L-3 and C-3) collected from the Oki Ridge in the Japan Sea (Oba et al., 1991) and a standard oxygen isotopic curve in open ocean (To right). The horizontal scale for oxygen isotopic ratio decreases to the right, corresponding to high temperature.. 孔 虫 の 殻 の 酸 素 同 位 体 比(δc)も ま た,仮. 大 き くな る。. と 同様 な 問 氷 期 の 気 候 に な っ た こ と を 示 して い. に 氷 河 時 代 に 海 底 水 温 が 低 下 して もδc. る 。 ま た,世. 界 的 に海 水 面 もこ の気 候 変 化 と同 期. が 大 き くな り,両 者 は相 乗 効 果 と して δc値 に 表. し て,最. れ る。 した が って,深 海 底 コア 中 の 底 生 有孔 虫 の. 低 下 し て い た と 考 え ら れ て い る(Yokoyama. 殻 の δcの 大 き い 時 代 が 氷 期 で,小. al., 2000)。. さい時代が 間. 氷 期 に相 当 す る。 この よ うな 変化 は,気 候 が 寒冷. III.. に な って 大 陸 氷 床 が発 達 す れ ば す る ほ ど,す な わ ち 海 水 面 が 低 下 す れ ば す る ほ ど大 き くな る の で, 深 海 底 コ ア 中 の底 生 有 孔 虫 の 殻 の δcは,過. 終 氷 期 最 盛 期 に 現 在 よ り120〜130m et. 日本 海 の 海 底 コ ア. 日本 海 の 隠 岐 の 島 北 東 海 域 に あ る 海 底 台 地(隠. 去の. 岐 堆,水. 深 約1,000m)の. 上 か ら約10mの. 長 さ. 気 候 変化 お よび 海水 準 変化 の相 対 的変 化 を記 録 し. の 海 底 コ ア(KH‑79‑3,C‑3)が. て い る こ とに な る 。. は 同 じ場 所 で 取 ら れ た 大 口 径 の コ ア)。 そ の コ ア. 図1は,過. 去10万. 年 前 か ら気 候 が 次 第 に寒 冷. 化 して 来 て,7〜6万. 年前 の 最 終 氷 期 の 初 期 の 寒. 冷 期 を 経 て,約2万. 年前 の最 終氷 期最盛 期 に達. し,1.7万. 採 取 さ れ た(L‑3. に含 ま れ る底 生 と浮 遊 性 有 孔 虫 の 殻 の 酸 素 (δ18O)・ 炭 素 同 位 体 比(δ13C)の 1に. 年 前 か ら温 暖 化 して8千 年 前 か ら現 在. 示 す 。 こ のC‑3コ. δ180カ 654. 測 定結果 を図. ア の底 生 有 孔 虫 の 殻 の. ー ブ を 外 洋 の δ180カ ー ブ と比 較 す る と,.
(4) そ の 変 化 が 共 通 し て い る の は現 在 か ら約1万. 年. 海 は ほ ぼ閉 鎖 的 と な って 日本 海 表 面 の蒸 発 と降水. 前 ま で で,そ れ 以 前 に な る と全 く異 な っ て 来 る。. のバ ラ ンス が 崩 れ,周 囲 の 河 川 か ら 日本 海 の 表層. こ の こ と は,現 在 の よ う に対 馬 暖流 が 日本 海 へ 流. に淡 水 が 供 給 され て 低 塩 分 水 が 広 が った こ とに 因. 入 し て い た の が 約1万. る。 低 塩 分 の 海 水 は高 塩 分 の 海 水 よ り同 じ温 度 に. 年 前 ま で で,そ れ 以 前 に. は 流 入 して い な か っ た こ と を 示 唆 す る。 す な わ. お い て密 度 が 小 さ い ため に,い. ち,9.5万. 期 の 日本 海 北 西 部 で表 層 水 が 冷 や され て も(現 在. 年 前 か ら約1万 年 前 まで は,海 水 面 も. 世 界 的 に40m以. の 冬 期 で も‑2℃. 上 低 下 して お り,日 本 海 に は 対. くら最 終氷 期 最 盛. 位 ま で 充 分 に 冷 や され て い る). 馬 暖 流 は流 入 して い な か っ た 。 そ れ に代 わ っ て,. 沈 降 しな い。 そ の た め,当 時 の 日本 海 の 深 層 は海. お そ ら く東 シ ナ海 か ら黄 海 にか け ての や や 低 塩 分. 水 の 鉛 直混 合 が無 くな っ て海 底 に酸 素 が 供 給 され. で 寒 冷 な 表層 水 が流 入 して い た と考 え られ る(大. な くな っ て しま っ た 。 そ れ は恰 も,現 在 の 黒 海 の. 年. よ う に海底 で硫 化 水 素 を発 生 す る よ う な強 い還 元. 年 前 ま で は,世 界 的 に海 水 準 が 上. 環 境 に な り,日 本 海 の深 層 や 海底 に は生 物 が 生 息. 下 しな が ら次 第 に低 下 して 行 っ た 時 代 で あ る が,. で き ない"死 の 海"に な っ て い た と考 え られ る(大. 浮遊 性 有 孔 虫 の殻 の δ180は 余 り変 化 して い な い. 場 ほ か,1984)。. 場 ほ か,1984;Oba 前 か ら約3万. et al.,1991)。 特 に,9.5万. そ こ に,現 在 よ り も塩 分 の 濃 い. (図1)。 こ の こ とは,低 塩 分(そ の 海 水 の 酸 素 同. 冷 た い親 潮 が 約1.7万 年 前 か ら津 軽 海 峡 を通 っ て. 位 体 は小 さい)と 寒 冷(低 温 で 有孔 虫 の殻 の酸 素. 日本 海 へ 流 入 し,日 本 海 の 海水 の 鉛 直混 合 が再 開. 同位 体 比 は大 き くな る)が,浮. 遊性 有 孔 虫 の殻 の. さ れ た。 そ の 親 潮 の 流 入 に よ って,そ れ まで 生物. δ180の 変 化 を丁 度 打 ち消 す よ う に働 い た た め か. 的 に空 白の ニ ッチ ェ と な って い た 日本 海 の 深 層 に. も知 れ な い 。 約3万. 年前 まで. 北 方 系 の生 物 が 侵 入 して 来 た 。 現 在,日 本 海 の 深. ァ と も底 生 有 孔 虫 が 産 出 しな くな. 層 が北 方 系 の生 物 で 占め られ て い るの は そ の た め. C‑3とL‑3コ. 年 前 か ら約1.7万. り,葉 理 の 発 達 した 厚 い 暗色 層 が 堆 積 して い る。. で あ る 。 そ の親 潮 の流 入 は,約1.7〜1万. この 間 に 浮 遊 性 有 孔 虫 の 殻 の δ180は 次 第 に小 さ. 底 生有 孔 虫 の酸 素 同位 体 比 が 一 旦 小 さ くな った 後. くな り,約1.8万. に 大 き くな る 変化 と,約1.4〜1万. 年 前 に は+0.3%の. して い る(図1)。. こ の+0.3%の. ピー クに達. ピー ク は,8千. 年前 に. 年 前 に底 生 と. 浮 遊性 有孔 虫 の殻 の酸 素 と炭 素 同位 体 比 が 接 近 し. 年 前 以 降 の 浮 遊 性 有 孔 虫 の殻 の δ180値 で あ る平. て い る こ と に よ っ て 示 さ れ て い る(図1)。. 均+1%。 よ り0.7%小. 後,約1万. さ い 。 も し,こ れ が 表 層 水. その. 年 前 に なって対 馬暖流 が対 馬海 峡か. 右側 の カー. ら一 進 一 退 を繰 り返 しな が ら 日本 海 に流 入 して来. ブ で 明 瞭 に示 さ れ る よ う に最 終 氷 期 最 盛 期. た 。 そ の 対 馬 緩 流 の 流入 は,浮 遊 性 有 孔 虫 の殻 の. (21±3ka)の. 酸 素 同位 体 比 が 急 に小 さ くな り,炭 素 同体 比 も底. 温 だ け で 変 化 した とす る と,図1の. 水 温 が8千. 約1.8万. 年 前 に,日 本 海 の 表 層. 年 前 以 降 よ り約3℃. 生 有 孔 虫 の 値 か ら離 れ て 大 き くな っ て行 く こ とに. 高か った こ とに. な っ て しま う。 そ の よ うな こ とは これ まで の様 々. よ っ て 示 され る(図1)。. な古 生 物 学 的 ・地 理 学 的 証 拠 か ら到底 考 え られ な. 前 に な っ て か ら黒 潮 系 の微 化 石(浮 遊 性 有 孔 虫 ・. い の で,約1.8万. 珪 藻.放 散 虫 ・コ ッ コ リス な ど)の 温 暖 種 がC‑3. 年前 の 浮 遊 性 有孔 虫 の殻 の. こ の こ と は,約1万. 年. δ180の 異 常 な ピー ク は,当 時 の 日本 海 表 層 に 淡. とL‑3コ. 水 〔 現 在 の 日本 付 近 に降 る雨 の 酸 素 同 位体 比 は 約 一9±3%(Mizota and Kusakabe ,1994)〕 が. れ る。 な お,一. 供 給 され た と しか説 明で きない の で あ る。 そ の 原. 水 が 広 が っ た こ と は大 場(1991)に. 因 は,日 本 海 が 現 在 は140m以. 性 有孔 虫 の酸 素 同位 体 比 か ら指 摘 さ れた が,最 近. 浅 の浅 い4つ. ア に産 出 す る こ と に よ っ て も裏 付 け ら つ 前 の 氷 期 で あ る16〜13.5万. 年前 に も最 終 氷 期 最 盛 期 と同様 に 日本 海 に低 塩 分. の. よ っ て 浮遊. 海 峡 で外 洋 と繋 が っ て い るが,最 終 氷 期 最 盛 期 の. そ の 大 場(1991)の. 頃 は全 球 的 に 海 水 面 が130m前. い 酸 素 同位 体 比 の結 果が 別 の海 底 コアか ら も報 告. わ れ て い るの で(Yokoyama. 後 低 下 し た と言 et al.,2000),日. され て い る(Kido. 本 655. 指 摘 を確 認 す る よ う な 詳 し et al.,2007)。.
(5) 図2. 鹿 島 沖 海 底 コ ア(MD01‑2421)に の 殻 の 酸 素 ・炭 素 同 位 体 比.コ 付 近,浮. 遊 性 有 孔 虫 の 酸 素 同 位 体 比 は 一 〇.5〜1%の間.G.inflataの. 比 は0.5%付 す(Oba. 含 ま れ る 底 生(2種)と 浮 遊 性 有 孔 虫(2種) ア 最 上 部 で,底 生 有 孔 虫 の 酸 素 同 位 体 比 は3.5%. 近.MISは. 炭素 同位 体. 海 洋 同 位 体 ス テ ー ジ で 灰 色 が 氷 期 と亜 氷 期 の 時 代 を 示. et al.,2006),. Fig . 2 Oxygen and carbon isotopes of benthic (two species) and planktonic (two species) foraminiferal tests in a marine sediment core (MD01-2421) collected from off Kashima, central Japan. At the core top, the oxygen isotopic ratios of benthic foraminifers are around 3.5%, those of planktonic foraminifers are between -0.5 and 1 %, and the carbon isotopic ratios of G. inflata are around 0.5%0. MIS indicates marine isotope stages and glacial and stadial ages in grey (Oba et al., 2006) .. IV . 鹿 島 沖 コ ア の δ180と 図2に. は,茨. δ13C. 城 県 の 鹿 島 東 方 約100km沖. 合の. 有 孔 虫(2種)お. ア 長45.82m)中. et al., 1987). と 非 常 に 良 く似 て い る 。 そ こ で,両. カー ブ を対 比. す る こ と に よ り,本. コ ア に つ い て 氷 期 ・問 氷 期 や. 亜 氷 期 ・亜 問 氷 期 の 境 界 を 決 め る こ と が で き る 。. 海 底 コ アMD01‑1421(36001.4'N,141046.8'E,水 深2,224m,コ. な 酸 素 同 位 体 比 カ ー ブ(Martinson. に 含 ま れ る底 生. よ び 浮 遊 性 有 孔 虫(2種)の. ま た そ れ を 補 う よ う に,こ で に14C年. 酸素 ・. 代 値 が12層. の コ ア の 上 部15mま. 準 で 得 ら れ て い る の で,. 炭 素 同位 体 比 が 示 さ れ て い る。 底 生 有 孔 虫 の 酸 素. コ ア の 縦 軸 は 既 に 年 代 に 直 さ れ て い る(Oba. 同 位 体 比 は,測. al., 2006)。. 定 値 の3点. 実 線 で 示 さ れ て い る が,そ. 加 重 平 均 の カー ブ が の 形 は,外. 図2に. お い て,灰. 氷 期 お よ び 亜 氷 期(海. 洋 の標 準 的 656. et. 色 に示 した 部 分 が. 洋 同 位 体 ス テ ー ジMISの.
(6) 偶 数 番 号)を. 表 し て お り,本. MIS6の14.5万. ら1万 年 前 に か け て17℃ か ら6℃ まで 急 速 に低. コア の最 下 部 は. 年 前 ま で 達 して い る 。. 浮 遊 性 有 孔 虫(2種)の. 下 し て お り,MIS2/1境 5〜6℃. 酸素同位体比 カーブの. う ち,1種(G.inflata)の. の そ れ と 形 が 良 く似 て お り,底. で あ る。1.3〜1.4万. は一 旦12〜13℃. カー ブは底 生有 孔 虫 生有 孔 虫 の値 か ら. 界 の1.2万. 年 前付 近 で. 年 前 にか け てSST. ま で上 昇 して い る が,1.5万. 年. 前 か ら最 終 氷 期 最 盛 期 付 近(18〜22ka)で 大 体4〜8℃. (G.bulloldes)が. 低 下 して お り,現 在 の 北 海 道 南 東 部 沖 の5月. と5でG.inflataの 期 のMIS2と6で. 示 す カ ー ブ は,問. 氷 期 のMIS1. SSTと. 酸 素 同 位 体 比 よ り小 さ く,氷 大 き い(図2)。. も そ の 酸 素 同 位 体 比 カ ー ブ は,底. ま た,両. は3℃. 界 の13万. 年 前 付 近 に お い て も見 ら. で 南 下 して い た と 思 わ れ る。 な お,MIS2/1と. MIS2/1や6/5e境. 6/5e境 界 付 近 は北 緯65度. 中 の 亜 氷 期 ・亜. の 夏 の 日射 量 の 最 大 の. 問 氷 期 境 界 な どで そ の 遅 れ を 明 瞭 に 見 る こ と が で. ピ ー ク の 時 で あ る(図4)。. きる。. 代 は全 般 にSSTが. 一方. ,炭. 素 同 位 体 比 は,底. の. れ,現 在 の釧 路 沖 の よ う な親 潮 が 当時 は鹿 島 沖 ま. 生 有孔 虫 の そ れ. か ら 数 千 年 遅 れ る よ う に 変 化 し て い る 。 例 え ば, 界,MIS5の. まで. 同様 で あ る。 こ の 頃 と 同 じ よ う なSSTは. MIS6/5e境. 種 と. で あ る。 特 に17kaに. は. 約3%。 引 い た よ う に 変 化 し て い る 。 も う 一 つ の 種. 反 対 に,MIS5の. 時. 高 く,黒 潮 の北 上 す る勢 力 が 強. か っ た と考 え られ る。 特 に,MIS5e/5d,5c/5b,. 生 お よ び 浮 遊 性(2. 種)と. も時 代 と共 に 次 第 に 値 が 大 き く な っ て い る. 5a/4の 亜 問氷 期 か ら亜 氷 期 にか け て の過 渡 期 に黒. が,詳. し く見 る と 次 の よ う な 特 徴 が 見 え て 来 る 。. 潮 の 北 上 す る勢 力 が 強 か っ た。 これ ら の 時代 は,. 1)G.bulloidesの. 炭 素 同 位 体 比 は,酸. 比 と 比 例 し て 変 化 し て い る 。2)2種. 素 同位 体. 孔 虫 の 炭 素 同 位 体 比 は,G.bulloidesの 体 比 がG.inflataの 1と5に. い 氷 期 のMIS2と6で and. こ の よ う な,最 大20℃. 酸素同位. に も達 す る よ うなSST. の 大 き な変化 は,気 候 変 化 に応 じて親 潮 の南 下 や 黒 潮 の 北 上 が もた ら した と考 え られ る。 そ の こ と. の酸素同位体比が大 き. は,水 塊 の 指 標 と な る浮 遊性 有 孔 虫 の炭 素 同位 体. は 接 近 し て い る(図2)。. Murayama(2004)は,現. の夏 の 日射 量 の最 小 の ピ ー ク の 時 期 に. 当 た っ てい る(図4)。. そ れ よ り小 さ い 問 氷 期 のMIS. は 離 れ て お り,そ. Oba. 北 緯65度. の 浮遊 性 有. 比 に 見 る こ とが で き る。 図3の 右 側 に はG.bul‑. 在 の 日本. 列 島 東 岸 沖 の 親 潮 域 か ら 黒 潮 域 に か け て,G.. loidesの 殻 の 酸 素 と炭 素 同 位 体 比 が 示 さ れ て い. bulloidesの. る。 両 者 は連 動 して 変 化 して い る。水 温 の 高 い 黒. 酸 素 同 位 体 比 と 水 深2,000mに. お け. る底 生 有 孔 虫 の 殻 の 酸 素 同位 体 比 の 間 に次 の よ う. 潮 が 北 上 した時 代 にG.bulloidesの. な 関係 が 存 在 す る こ と を見 出 した 。. 体 比 が 小 さ くな り,反 対 に親 潮 が 南 下 した 時代 に. 殻 の 炭 素 同位. (2). そ の 炭 素 同位 体 比 は大 き く な っ て い る 。 そ れ は,. こ こ で,Δ は底 生 有 孔 虫 とG.bulloielesの 酸 素 同. 現 在 で も海 水 の 炭 素 同位 体 比 が 親 潮 域 で 大 き く,. 位 体 比 の 差 で あ る。 そ こで,も. 黒 潮 域 で小 さい こ と と関連 して い る。 また,2種. し過去 に お い て も. 現 在 と同様 な水 塊(親 潮‑混 合 水‑黒 潮)が 気 候 変. の 浮遊 性 有 孔 虫 の殻 の炭 素 同位 体 比 の 差 も算 出 さ. 化 の度 に南 北 に移 動 した と仮 定 で き るな らば,式. れ たSSTと. (2)を 使 っ て 過 去 の 表 層 水 温 を算 出 す る こ とが. 相 関係i数(r)は0.67で. で き る。 こ こ で 算 出 さ れ た 海 洋 表 層 水 温(以. G.bulloidesは. SSTと. 表 現 す る)は,日. 下. 正 の 相 関 を示 して い る(図4)。 あ る(Oba. その. et al1.,2006)。. 海 洋 表 層 に 生 息 し,G.inflataは. 本 付 近 でG.bulloides. そ れ よ り深 い水 深 に生 息 して い る ため に,水 塊 の. が 最 も多 く繁 殖 す る春 の ブ ル ー ム の 季 節(5月). 南 北 移 動 に伴 う海水 の炭 素 同位 体 比 の変 化 が そ の. の50m以. 差 に明 瞭 に現 れ て い る。. 浅 の値 で あ る。 図3に 示 す よ う に,コ. ア 最 上 部 付 近 のSSTは16.5℃ 50mの. 水 温(16.8℃)に. で 鹿 島 沖 の5月 の. 以 上 の よ う に,鹿. 近 い 。8千 年 前 の 縄 文. 海 進 の 頃 に22℃ 位 に達 し て い る が,9千. 島沖 で は過 去15万. 回 の 氷 期 と 間 氷 期 の 度 に,表. 年 間 の2. 層水温が最大 で. 20℃ も大 き く変 動 した 。 そ れ は,氷 期 に は 親 潮. 年前 か 657.
(7) 図3. a)鹿. 島 沖 海 底 コ ア(MD01‑2421)に. 盛 期 に 海 底 水 温 が2.5℃. Caか ら 算 出 さ れ た 水 温(4つ の 酸 素 ・炭 素 同 位 体 比 で,両 加 え て あ る(Oba. つ い て 得 ら れ た 海 洋 表 層 水 温(氷. 低 下 し た と 仮 定)と. 期 の最. 浮 遊 性 有 孔 虫 の あ る 種 の 殻 のMg/. の 丸 印).b)浮 遊 性 有 孔 虫Globigerina bulloides 者 の 平 均 値 が 重 な る よ う に 炭 素 同 位 体 比 に2.95%. et a;.,2006).. Fig . 3 a) Sea surface temperatures at MD01-2421 core site off Kashima obtained after assuming 2.5t decreases during the glacial maximum period and derived from Mg/Ca ratios of a planktonic foraminiferal test (four circle points) . b) Oxygen and carbon isotopes of planktonic foraminifera, Globigerina bulloides. The carbon isotopic curve is shifted by adding 2.95%0 in order to overlap the mean values between the oxygen and carbon isotopes (Oba et al., 2006).. が 南 下 し,問 氷 期 に は 黒 潮 が北 上 した こ とに 因 る. の 夏 の 日射 量 が 最 大 の ピー ク時 期 に,後 者 の 時代. が,そ の こ とは 浮 遊性 有孔 虫 の炭 素 同位 体 比 に現. は8千 年 前 を 除 く と北 緯65度. れ て い た 。 また,鹿 島 沖 で は全 球 的 な気 候 変 化 よ. 小 の ピー ク時 期 に 当 た っ て い る。 北 緯65度. り も数 千 年 遅 れ て お り,最 寒 期 はMIS6/5eと. の 日射 量 が 最 大 の ピー ク時 には,シ ベ リヤ 上 空 で. の 夏 の 日射 量 が 最 の夏. 2/1の 境 界 付 近 に,温 暖 期 はMIS5e/5d,5c/5b,. は低 気 圧 が 発 達 し,そ れ に連 動 して オ ホ ー ツ ク 海. 5a/4の 亜 問氷 期 か ら亜 氷 期 にか け て の過 渡 期 と8. 高 気 圧 が 発 達 す る こ と が 知 ら れ て い る(Ogi. 千 年 前 付 近 に見 ら れ る。 前 者 の 時 代 は 北 緯65度. al.,2004)。MIS6/5eと2/1の 658. et. 境 界 付 近 の 時代 に.
(8) 図4. a)鹿. 島 沖 海 底 コ ア(MD01‑2421)に. 軸 の 実 際 の 単 位 は10倍 差.b)北 Fig. . 4. a). 緯65度. Sea-surface axis. differences. should. between at. 浮 遊 性 有 孔 虫2種. の 夏 の 日 射 量 曲 線(Oba temperatures. horizontal. insolation. つ い て 得 ら れ た 海 洋 表 層 水 温(横. に す る)と. 65•KN. the (Oba. at be. MD01-2421 ten. two. planktonic. foraminifera. et al.,. 2006).. site. off. and. Kashima carbon. species.. (the isotope. b). Summer. む す び. 有 孔 虫 の殻 の酸 素 と炭 素 同位 体 比 を使 って,日. 冷 に保 たれ た と考 え られ る。 これ は現 在 の東 北 地 反対 に,北 緯65度. times). V.. 東 の風 が 親 潮 の 南 下 を促 進 して 日本列 島東 岸 は寒 方 で し ば しば観 測 さ れ る"や. core. magnified. も,発 達 した オ ホ ー ツ ク海 高気 圧 か ら吹 き出 す北. の炭 素 同位体 比 の. et al.,2006).. ませ"に 相 当 す る。. 本 海 の 隠岐 堆 と鹿 島沖 の海 底 コ ア の研 究 か ら,次 の よ うな結 論 が得 られ た。. の 夏 の 日射 量 が 最 小 の ピー ク. 1.日 本 列 島 の 日本 海 側 と太 平 洋 側 の環 境 変 化. 時 に は,シ ベ リヤ低 気 圧 お よ び オ ホー ツ ク海 高 気 圧 の発 達 が悪 く,北 東 の風 が 弱 い ため に黒 潮 の 北. は,全 球 的 な気 候 変化 よ り数 千 年 遅 れ てお り,北. 上 が 容 易 だ っ た と 考 え ら れ る(Oba. 半 球 高 緯 度 の 夏 の 日射 量 変 動 に連 動 した オ ホ ーツ. et al.,. ク海 高 気圧 の 盛 衰 と関 連 して い る 。. 2006)。 659.
(9) 2. 鹿 島 沖 は,MIS2と6の. 最寒期 に現在の釧. bution. 路 沖 の よ う な親 潮 の 南 下 を受 け,MIS1と5の 温 暖期 に は黒 潮 の北 上 が 強 か っ た。 そ の ため,表 面 水 温 は最 大 で20℃ 3.. 大 場 忠 道(1991):酸 変 動.文. も変 動 した。 最 寒期 に海 洋. 流 入 し始 め,鹿. 島. 圧 の発 達 に起 因す る。 の 急 速 な温 暖 化 は,黒 潮 の 北 上 と. 日本 海 へ の対 馬 暖 流 の流 入 を促 した。 しか し,日 本海 へ の対 馬 暖 流 の本 格 的 な流 入 は,海 水 準 が 現 在 とほ ぼ 同 じ レベ ル に達 した8ka以 文. shallow and. east. 素 ・炭 素 同 位 体 比 か ら み た 古 環 境 洋 ・小 泉. 格 ・. 終 氷期. ア の解 析 を 中 心 に し. Oba, T., Kato, M., Kitazato, H., Koizumi, I., Omura, A., Sakai, T. and Takayama, T. (1991) : Paleoenvironmental changes in the Japan Sea during the last 85,000 years. Paleoceanography, 6, 499-518. Oba, T. and Murayana, M. (2004) : Sea surface temperature and salinity changes in the northwest Pacific since the last glacial maximum. J. Quat. Sci., 19, 335-346. Oba, T., Irino, T., Yamamoto, M., Murayama, M., Takemura, A. and Aoki, K. (2006) : Paleoceanographic change off central Japan since the last 144,000 years based on high-resolution oxygen and carbon isotope records. Glob. Planet. Change, 53, 5-20. Ogi, M., Tachibana, Y., Yamazaki, K. (2004): The connectivity of the winter North Atlantic Oscillation (NAO) and the summer Okhotsk High. J. Meteorol. Soc. Jpn., 82, 905-913. Shackleton, N.J. (1974) : Attainment of isotopic equilibrium between ocean water and the benthic foraminifera genus Uvigerina : isotopic changes in the ocean during the last glacial. Colloques Internationaux du Centre National de la Recherche Scientifique, 219, 203-209. Yokoyama,Y., Lambeck, K., De Deckker, P., Johnston, P. and Fifield, L. (2000): Timing of the Last Glacial Maximum from observed sea-levelminima. Nature, 406, 724-727.. 沖 も寒 冷 な 環境 が続 い た の は,オ ホ ー ツ ク海 高 気 5. 10ka頃. and. Korea. 明 と 環 境.1,38‑46.. 以 降 の 日 本 海―KH‑79‑3,C‑3コ て―.月 刊 地 球,6(9),518‑575.. て 深 層 は"死 の 海"と な って い た 。 日本 海 に親 潮 が17kaに. of surface. 酒 井 豊 三 郎 ・高 山 俊 昭 ・溝 田 智 俊(1984):最. の 表 層 が 低 塩 分 化 し,海 水 の 鉛 直 混 合 が 無 くな っ 4.. values. 大 場 忠 道 ・大 村 明 雄 ・加 藤 道 雄 ・北 里. 日本 海 は,ユ ー ス タ テ ィ ック な 海 水 準 変 動. の 影 響 を強 く受 け,MIS2と6の. of dD-d180. groundwaters from Japan, south China. Geochem. J. 28, 387-410.. 降で あ る。. 献. Kido, Y., Minami, I., Tada, R., Fujine, K., Irino, T., Ikehara, K. and Chun, J.H. (2007): Orbitalscale stratigraphy and high-resolution analysis of biogenic components and deep water oxygenation conditions in the Japan Sea during the last 640 kyrs using XRF microscanner. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. (in press) . Martinson, D.G., Pisias, N.G., Hays, J.D., Imbrie, J., Moore, T.C. and Shackleton, N.J. (1987) : Age dating and the orbital theory of the ice age : development of a high-resolution 0 to 300000-year chronostratigraphy. Quat. Res., 27, 1-29. Mizota, C. and Kusakabe, M. (1994) : Spatial distri-. 660.
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