Nagoya University

太平洋海水中の全炭酸の I 4C 温度の測定と海洋深層水の循環*.

坪田博 lÏ本〉広島大学総合科学部.

総合センター***〒 130

中村俊夫*コ1: . 小野田伸-**到底広島市中区東千田町院本)名古屋大学アイソトープ)名古塵大学理学部地球科学科.

〒 464

名古屋市千種区不老町

1. はじめに1960 年代以降.

科学妓術の発遣に伴って海洋学は急速に発展を遂げてきた

年代には国際櫛洋研究 10 年計画 (100E:ploration) が進められた.

1970

International Decade of Oceanographic Exｭ

その計画の一部として.米国の GEOSECS(Geochelica1Section.Study) プロジェクトが 1961 ・ 1980 年に行われ，大西洋，Ocean

太平洋およびインド

洋などにおける海洋水中の各種化学成分や主要元衰の同位体組成の水平および垂直分布が樹定された.

この研究では.

ぶ海水が保取され.

三大海洋の各観樹点で水探別に総計 2000 点以上に及その溶存全炭酸の I 4C 温度の測定が行われた.

学者ストンメル[ 1]が理論的に予謝した湖洋探層水の循環暢式が.

その結果.

梅洋物理

海水の 14C 年代と矛盾しない事が明かとなった[ 2].
太平洋 GEOSECS(1913 ・ 1974) に約 5 年先だって1968 ・ 1969 年に東大海洋研自国丸の太平洋航海[ 3]で採取された海水中の稽存全炭酸の I 4 C 瀦度の樹定を最近になって行った.

ここでは.

測定結果の蝿要について，さらに 1950 年以降に行われた核兵器実験によって生成された人工 I 4 C の海水への移行に関する横討結果や GEOSECS の結果との比較について報告する.

2.

試料と測定

Cross Cruise) で.

東京大学海洋研究所の KH-68-4 航海 (Southern水が擁取された.

漏水試料';1 . 採水後直ちに船上で処理され，約 5 リットルの海抽出された宿存全炭酸は炭 i騒ストロンチウム (SrCO ，)として保存された [3] . 採水は西部太平洋培で，170 度に沿って北緯 30 度から南緯 10 度までの 13 測点で.
行われた.

今回.

これらの海域では，西経海水表面から海底まで約 10 層で同時に海水中の各種化学成分が定量された[ 3]•

約 20 年間保存されていた SrCO ，試料について

1 地点ぶんの約 80 個の試料の~ c 謹度(ム 14 C. %0) [4] を名古産大学アイソトープ総合センターに設置されているタンデトロシ加速器質量分析計を用いて測定した.
約 1 5

悶 8 の SrCO ，を真空中で熱分解して C 02 を回収する方法を開発した.

来の方法に比べて所要時聞が約 1/4 に短縮される.
トロン分析計による I J C 瀦度制定については.

3.

試料調製に醸しては，炭棄にしてこの方式は，

従

炭酪塩試料の調製方法およびタンデ

文献 5 ， 6 を参照されたい.

結果および考察3 ‑ 1 I~ C の垂直分布
西経 170 度に沿って，(図ト b)

北緯 30"• 9v

南緒 6"の 7 地点での海水中稽存全炭酸の6.

(図卜 a)，南緯 23'I 4 C の垂直分布を図, 42"

1 に示す.

.54' .
69.
ム I 4 C の操度‑81‑
NII-Electronic Library Service

Nagoya University‑
200。

←一一+A
14C(perlD11)‑100←-ーーー←ー2Y情【ra作ロ-同凶

3企S
8lll
ple :附-68-4 1ST‑
2La.
t.
ILong. :30・ 02.1'N I170・ 03.1'"

4。

Suple :剛-68-4 IS
T‑
16Lat.
.
/
Long. :0'9・O'1. 7'N 1170"0'1.
0""
回Lat..んong. :凶・ 0'9.3'5 1170'・0'4.6'"

5F・lll
聞剛nv

a唱 a­

F」

IM
‑

aa・aa
『叩一‑
20'
0'
←ー『→。

5a叩 10 :ω←68-4 1ST‑
21100。

2FEY{Kg}+ 5ample:KH‑68‑4I5T‑27.
t.
ILong.
La3do.

Sample :KH
‑
68‑
415
T‑
35.
.
ILong.
Lat4。

5ample図 1.

太平洋

53・ 58.2'5 1169・ 55.6'"

5ample:K
H‑
68‑
4I5T‑
49L
a.
t.
ILong•

542・O' 1.2'S I170'・0' 1.8'"

附←68-4 IS
T‑
41L
a.
t.
I
Long•
囚23・ 11. 0" 5 1174・ 40' .1 '"69・ 29.4'5 I169・ 57.3'"

J) の海水中溶存全炭酸の~ 1 4 C の垂直分布およびその緯度依存性.
(170' ¥

一 82-NII-Electronic Library ServiceNagoya University

表面海水は大気との ç 02 交換により 1 4 ç 温度は高い.

依存性長概観すると，

傾兵器実・験起源の 1 4ç の~響を受けて [1].
駿以前の梅水炭敵のð.

1J ç は.

Suess 効果により約・ 50960ð.

14すなわち，C は 096 。以上の値になっている〈骸実

化石髄料の使用による 14(" 度の薄めの効果.

であったとされている [8.9]).

や抵散により水浸が t普加すると共に漸次減少しらに水探が増すと逆に増加する.

ð.

14

Ç は.

いわゆる表面海水の混合

1500 ・ 3000 ・の探度で最小となり，この最療部の底層水は，

さ埠く北大西洋のグリーンランド伸で形成された北大西洋深層水〈ム I 4C はほぼ表面海水のそれを示す〉が南下し，南極樋へ達し〈一部南極海で形成された漫層水も加えて) . ニュージーランド東岸を通って.

はるばると西邸太平洋を北上して来た水塊である.

北太平洋の水深 1500 ・3500 聞の海水はð. 14C 年代が最も古< . 海洋漫層水の大循環の最終段階に至ったものと解釈されている.

3 ‑ 2.

表面水のム I 4C の緯度依存性

西経 110 度線上の 15 地点における表面海水中の溶存全炭融のð. 14C を図 2 に示す.
14C は人工 1 4C の~響を受けており.
C は赤道場(5.

N‑I0< 5)に減少している.

で低く

この結果は.

量大値 130960
15"5-50 ・(9‑ N‑30" N)

S で高く.

を呈している.

50< S から 69 ・.

ム 1 4

S では直線的

赤道付近や南極海には 1 4 C 温度の低い漫層水の楊界涜が.

また亜熱帯還流犠や中緯度域には大気との炭棄交績を行った 1 4C 温度の高い表面水の沈降涜が存在している事と調和的である.

3 ‑ 3.

ム 1 4 C の二次元分布

西経 110 度鰻上で南北断面にð. I 4C の等値鍵を図 3 に示す.

水浸 2000- 4000 ・の探層水のð. I 4C が南から北へと向かうに従って，り分解能が悪いが.

明らかに低くなっているは年代が最も古く、

3‑ :
.
1.

ム 1

測定点の散が隈られてお20.

5 以北での水深 2000 ・ 3000. の水塊(ð. 14 ç が- 20096 。以下)

海水循環の最終段階のものである.

4 C の経年変化

KH‑68 ・ H 1968 ・ 1969) と太平洋 GE05EC5(1973 ・ 191 4)で測定されたð. 14 C を比較すると，年を経るにつれて人工 1 4 C の影響が表面から深い地点へと拡大している事が明かとなった(図は省略する)

:
.
1
.

.

おわりに漂層海水の新旧を論ずる場合.

漕存酸素量の多少がその目安とされてきたが，存全炭酸の 1 4 C 温度がより直擁的であると思われる.
供給されているため.

さらに，最近では.

また，漕人工 I 4 C は表面海水からも海水の垂直方向の混合や拡散の程度を調べるのに適している.

加速器質量分析計を用いて.

海水中の諸存育機態炭素の謝定も行われている[ 10].

51) ットルの海水に含まれる無償炭酸の量は炭棄にして約 140 悶 g と少ない.

従って今回の試料(;1 . 従来の放射能制定法では精度よく 14C" 度を測定することはほとんど困難であった.

である.

今回その約 1110 の試料を用いてタンデ卜ロン分析計で ð

今後.

ようとする場合.

14C を糊定したの海水の循環や海水中の無償炭酸や有横炭素の移動をさらに詳細に調べ少量の炭素試料で 1 4 C 温度測定が行えるタンデトロン加速器質量分析計の活用が大いに期待される.

‑83

NII-Electronic Library Service

Nagoya UniversityPACIFIC OCEAH SURFACE WATER <1 70 ・ H) 1M 1968・ 1969150いJ100JWF

υq50。

‑50QV。

太平洋(03060

Latitude90ON170" 1#)の表面海水中槽存全炭酸のム I 4 C の緯度依存性.

‘,umenuaEm

40・ s.
a‑日'S

a‑回'Sazｭ~ I30paｭ
‑L‑7O'SnucJ

図 '2.

60

•

10・ s

六\大\〆γ\\∞.

10・ N

初'H.
.
c/\\\~ ~2cl

345

図 3.

太平洋(170" \J)における南北断面でのム I 4 C の等値線.

‑84

NII-Electronic Library Service

Nagoya University

参考文献[1] S.
t0 岡田 el. H.
. Oeep‑Sea Res..~ (1958) 80.
[2] Ostlund. H.G. &Stuiver.
[3] Horibe. Y. , (ed.).

門..

Preli 悶 inaryRadiocarbon. 22 (1980) 25 ・ 53.
report of the Hakuho

門 arucruise KH ・ 68

‑4. Ocean Research Ins.
titute. Univ. of Tokyo. (1910) p170.
[4]中村俊夫.

中井信之.気象研究ノーれよ2..Q[5]中井信之.

中村俊夫

Radioisotopes.

(1981) 61 ・ 8 1.

11.
.(1983) 645 ・ 655.

[6] Naka ura. T.
. etal..Jpn. J. App. Phys. 24 (1985) 1716 ・ 1723.
[1]

中村俊夫ほか.

地球化学.

21 (1981) 1 ・ 12.

[8] Nozaki. Y. , et al.. Geoph~s. Res. Lett.. 5 (1918) 825 ・ 828.
[9] Siegenthaler. U..Carbon dioxide:its natural cycle and anthropogenic perｭ
turba'tion. (Buat- 附 enard. P.
. ed). The role of air‑sea exchange in geo ・che 周 ical cycling. (1986) 209 ・ 248. O.Reidel Pub.. Holland.
[10] ¥Iilliams. P. 門. & Oruffel E.R. 門. .Radiocarbon in dissolved organic carbon
in the Central North Pacific Ocean.(to be published in Nature).

‑85‑NII-Electronic Library Service