名古屋大学加速器質量分析計業績報告書， XXII.
2011.03

アジア大陸内陸部の古気候変動:パイカル湖の湖底堆積物の化学分析から
Paleocli皿ate variabilityi
ncontinentalAsiarevealedby

chemicalanalyse
sofLakeB剖h凶 sediment村上拓馬 1 事・勝田長貴 2高松武次郎 3 .高野雅夫

山本鋼志 1 ・中村俊夫九河合崇欣 5

TakumaMurakami 1*, Nagay.
oshiKatsuta2, Takejir.
oTakamatsu3, Masa.
oTak阻Ol，K.
oshiyi町田血.oto t, T.
oshi.
oN北紐I町a4 ， Takay.
oshiKaw副51 名古屋大学大学院環境学研究科 (Nag.oya Univ, Grad.Sch.Envir.
on.Studies) ・ 2 岐阜大学教育学部(Gi血 U凶v， F部Educ).3 茨城大学広域水圏環境科学教育研究センター(Ibaragi Univ, CWES) • 4 名

古屋大学年代測定総合研究センター (Nag.oya Univ, CCR) ・ 5 (社)国際環境研究協会 (AIRIES)*Corn回pondence ω: TakumaMurakami;E‑mail:takuma@nagoya-ujjヲ

Abstract.
orundersta且血g .
ofl.ong-t聞n cli皿蹴 changes in 世le in 血eLakeBaikalsedi
mentc.onta血 inf.onnati.on f叩ntinental interi.
or.In也.e pr
esen
ts回dy， wea
nalyzedabu且da且C田.of bi.
ogeni
csi
1i
c
aand 町岨ium 泊 the c.
oreuguldeikasaωk 担 s.ou也町n part.of 血e lake.The 町田i山Esediment(BDP93-2 血d BSS06‑G2)fromBc.oncen回.ti.onsh.
ows a sinrilarfluctu
ati.
on pa世emwl也也.ebi.
ogen
i
csili
ca c.onc田町ati.on (asapa1e.otemp悶旬re proxy).
onaglaci
a1a且d 也.terg1acia1 s四le (i. e. , IOO-k戸 peri.odicity)，油田出血悶何oche
mica1c.omp.onents 阻血V町田 c.orrelati.on .
onacentenni
a1t.
omillenni
a1scaleduringthe 泊t町glacial 岨d恒t町S旬dial p町i.ods.τbisme阻S 也at sed泊lentati.on proc田 s .ofbi.og'四ic silic
aand 旧岨ium 泊Lake Baika
1isdifferent 企om each.0血er， sugg田ting that 世le uraniumc.onc阻仕'ati.on ofsedimenti
spalecli
mat
epr.
oxy

different 企om pal.o旬mp釘ature pr.
oxy(i. e. , pa1e泊moisture proxy).Als.o，∞mparis.on .
oftheBai
kaluranium.
oncentrati.
onwith 由e Hovsgolde凶旬I ∞mponent indica回 a positiv
ecorrelationduringt
helat
eHoloceneclinIateofcontin阻ltal Asi
abecomewetc
ondit
ionduringt
heeachother.Basedonthea
boveassumption, ca
1andinter瑚dia1 periods 阻d dr
yc.
on
di
t
i.
onduring 也e glacia
1periods.Inadditi.on，也e clima旬
int
erglaciduring interglacia1田d 泊旬四回dia1 per
iodsi
schar
acterlze
dby a
1ternatio
nofcold‑wet and wa皿-dry∞nditions.

Keywords: 古気候変動;アジア大陸;パイカル湖とフブスグル湖;湖底堆積物 ;14C 年代

εJZO

名古屋大学加速器質量分析計業績報告書， XXII.
2011.031.はじめにユーラシア大陸東部(シベリア南東部)に位置するパイカル湖は、パイカル裂谷に発達した地溝湖であり、その最大水深(1 643 m) と淡水量 (23 ，000 也子)は世界最大を誇る。パイカル湖の集水域は、モンゴル北部からシベリア南東部の 570，000 Jon2 の範囲に分布するロセレンガ川の流域は、集水域全体の約 83 %何47，000 Jon2) を占めるロまた、その流入量は約 50% に達し、これはパイカル湖の流入河川の中で最大である。パイカル湖が位置するアジア大陸内部は、数万年スケールで見ると、日射量変動(ミランコピッチフォーシング)に対して、地球上で最も鋭敏な地域である(Shortetal.1990 。このため、日射量変動に応答した様々な環境変動の記録が、パイカル湖の湖底堆積層から見つかっている。パイカル湖の湖底堆積層は、数万年スケールに加えて、数百~数千年スケールの環境変動記録を保持している。パイカル湖の位置するアジア大陸内部は偏西風影響下にある。このため、パイカル湖の古環境記録は、北大西洋・深海堆積物やグリーンランド・氷床コアで見つかっている古気候記録と良く対応する。

本研究では、セレンガデルタ対岸のブルグジェイカ鞍部で掘削した湖底堆積物コアの生物起源シリカ(以下、 BioSi とする)とウランの定量を連続的に行った。パイカル湖の湖底堆積層の珪藻量や BioSi 濃度は、気温の上昇に伴って珪藻量が増加することから、古気温指標と一般的に見なされている(Prokop田ko etal.2000 。一方、湖底堆積層のワラン濃度に関しては、その変動原因は定説までには至っていない。 Edgington etal.(1 996) は、ウラン濃度、 BioSi 左海洋の有孔虫1) 18 0 が、氷期・問氷期 (10 万年)スケールで正相関関係を示すことから、ウラン濃度の変動は古気温指標であることを示唆した。一方、 Goldberg etal. (2001) は、パイカル湖の湖底堆積層のウラン濃度が河川流入量を反映すると仮定し、そのウラン同位体比データから、パイカル湖への河川|流入量や流入比の推定を行っている。こうしたパイカル湖のウランに関する議論の中心は、氷期・間氷期(1 0万年)スケールの変動に基づくものであり、それより短いスケールに関する議論はほとんど行われてこなかった。

本研究の目的は、 (1) 氷期・問氷期(1 0 万年)スケールで見られた湖底堆積層の BioSi とワラン濃度の相関関係が、数百~数万年スケールでも同じように見られるのか、それとも異なっているのか、 (2) 10 万年と数百~数万年のそれぞれの時間スケールで見られる相関関係の意味は何か、を解明することにある。

2. 試料と方法

2.
1 柱状試料本研究で分析した柱状試料は、パイカル湖のブグルジェイカ鞍部で掘削された BDP93-266

名古屋大学加速器質量分析計業績報告書， XXII , 201 l. 030(52031'3.0"N, 106 0 09'6.0"E) と BSS06・G2 (5227'27.
1"N, 10600
7'46.
1"E) である (Fig. 1) 。バイカ

ノレーセレンガ流域系はアジア大陸内陸部に位置し、その流域面積はシベリア南東部からモンゴル北部にわたる 540，000 km に及ぶ。バイカル湖(面積 31 ，500 km 、標高 456m) とフブスグル湖 (2 ， 800
222km 、標高 1 ，645 m) はともに、バイカルーセレンガ流域系に属しており、両湖はセレンガ川とその支流により通じている。バイカル、湖のブグルジェイカ鞍部は、セレンガ川河口の三角州対岸に位置し、鞍部の湖底堆積層は、セレンガ川から供給される半遠洋性の細粒砕屑物からなる(BDP93Members , 1997)

0

BDP93-2 の年代軸は、 Colman eta.
1(1999) の年代モデルを使用した。この年代軸は、 14C 年代で得た時間軸と古地磁気変動曲線の対比から得た時間軸を統合したものである。この年代モデ

北極海•ルで、使用された 14C 年代の各値は、リザーバ間ーTーー効果の補正値である。 BSS06-G2 の年代軸は村上ほか(2010) の年代モデルを使用した。これ

らの年代モデルはいずれも、 14C 年代値を校正年代に変換した値に基づき決定されたもので|盟よある。 14C 年代値は、名古屋大学年代測定総合研究センターのタンデトロン加速器質量分析、

ロシ ア、-_計を用いて、堆積物中の全有機炭素から得らJ、モンゴルれたものである。また、 14C 年代から校正年代への変換には、 IntCal04 (Reimereta.
12004) と0100 200300km

福井県水月湖の年層計数データ (Kitagawa andvanderPlicht2000) をイ吏用した。

Fig.1Mapshowingthelocatio
nofLakeBaikalandHovsgol.
Opencir
c1esi
nLakeBikalandHovsgolaredr
i11siteso
fsedimentcores(B DP93-2 , BSS06・G2 andXI06)usedinthisstudy.GrayareaindicatesLakeBaikalwatershed.

2 ユ化学組成定量分析

BSS06-G2 の全岩ウラン濃度は、次の手順に従って決定した:全長 39cm の堆積物試料を lcm 毎に取り分けた;凍結乾燥器で堆積物中の水分を取き、メノウ乳鉢で粉砕混合する; 50 mg の乾燥試料を強酸混合溶液 (HN0 3 、 H2 0 2 と HF) に混合し、マイクロウェーブ装置を用いて完全に分解した;
名古屋大学の誘導結合プラズマ質量分析装置 ICP-MS (HP4500 , YokogawaAnal戸ical Systems)を用いて、溶液中のウランを定量した。一方、生物起源シリカ濃度は、次のように定量した (DeMster

1981) :500mg の乾燥試料に Na2C03 水溶液を加えて、恒温槽 85 C で熱した;加熱後 3""-'6 時間にか0

けて 1 時間ごとに溶液を抽出した;それぞれの抽出溶液中の Si 濃度を、岐阜大学生命科学総合研
究支援センターの誘導結合プラズマ発光分析計 ICP-AES (Ultima2 , HORIBAJobinYvon) により定量した;時間に対する Si 濃度の検量線を作成し、検量線の切片(加熱後 0 時間)の Si 濃度を、生‑ 67 ‑

名古屋大学加速器質量分析計業績報告書， XXII, 2011.03

物起源シリカ濃度と見なした。

BDP93-2 の全岩ウラン濃度は、京都大学原子炉研究所にて中性子放射化分析により定量した(高松ほか 2003) 。なお、本研究では全長 102 m のうち、上部 25.54 m のデータを使用した。 BioSi 濃度については、ウラン濃度を分析した試料に対応する深度の値を Colman etal.(1999) の Fig.3 の変動曲線から読み取った。

3. 結果と考察

Figur
e2 に、過去 18 万年間の BDP93-2 と過去 5 ，200 年間の BSS06-G2 における生物起源シリカと

B
SS06.
G2BDP93・2=-=-・

50~~

峠
トトミJ

100

峠

150180o10203
0405
00 5 10 1
5 20(wt%)(ppm)

Fig.2Sequentia
lprof
i
1esofbiogen
i
csi
1ic
aanduraniumcontents 血 (a-b) BDP93‑2and(c‑d)BSS06-G2 企om LakeBaika.
1

ウランのそれぞれの濃度の変動曲線を示す。過去 18 万年間のウラン濃度と生物起源シリカ濃度はともに、氷期に比べて間氷期により高い値を示す (Fig.2a と b) 。一方、過去 5 ，200 年間のこれら 2成分を見ると、生物起源シリカ濃度は、 5 ，200 年前から 3 ，000 年前にかけて増加傾向を示したのち、2 ， 500 年前にかけて減少傾向、そののち現在にかけて増加傾向を示す。ウラン濃度については、生物起源シリカ濃度の変動ノ《ターンと鏡像ノ《ターンを示す。

‑ 68 ‑

名古屋大学加速器質量分析計業績報告書， XXII , 2011.03

Figure3 に、 BDP93-2 (Fig.3a) と BSS06・G2 (Fig.3b) のそれぞれの生物起源シリカ濃度とウラン濃度の相関図を示す。 Fig.3a に示すように、生物起源シリカ濃度とウラン濃度は、氷期・間氷期(1 0 万年)スケールにおいて正相関分布 (R =0.565)
れら 2 成分の関係を見るとを示すD

これに対して、過去 5200 年間のこ(Fig. 3b) 、氷期・間氷期スケールとは逆に (Fig. 3a) 、逆相関分布を示す (R = ー0.496) 口この逆相関関係は、間氷期 (MIS 1 とのや亜間氷期 (MIS 3) でも見られる (Fig.
3a) 。

パイカル湖の湖底堆積物中の生物起源シリカ濃度とウラン濃度は、氷期・間氷期(1 0 万年)スケールで、は正相関分布、間氷期にかける数万年~数百年スケールで、は逆相関分布を示すように変化することが明らかとなった。こうした時間スケールの違いによって、生物起源シリカ濃度とウラン濃度の相関関係が変化することは、これら 2 成分が異なる堆積過程を経て湖底に堆積したことを意味する。

バイカル湖湖底堆積物の生物起源、シリカ濃度は、珪藻の含有量を反映し (Karabanov eta.
11998) 、それらの濃度変動は、古気温指標と見なされている(Prokopenko eta.
12001) 。一方、バイカル、湖のウランについては、 Edgington eta.
1(1996) により、ウラン濃度が古気候指標になり得ることを指摘されている。 Edgington eta.
1(1996) は、湖水、河川水と堆積物中のウラン-トリウム同位体比分析から、湖底堆積物中のウランの多くは溶存ウランを起源とした湖内で自生したものであることを明らかにし、その自生ウランの濃度は河川流入量を反映することが示唆された。さらに、その自生ウラン

50Ib)

全室

401

択 30ー町、ゐ:\ pe

ー「，入電五制量 却j気\、 \~ A。l //10じ子二丈干~。

510BS
S06.
G2.
:MIS
1

富I~毒事制 叫1AぃX-，z・スJL ••10t￨.
¥/~152025。

510152025ウラン (ppm)

ウラン (ppm)

Fig.3Relationshi
pbetweenbiogenicsilicaanduraniumin(吋 BDP93 ・2 and(b)BSS06・G2.

濃度が珪藻殻密度や SPECMAPÒ 18 0 の変動曲線と正相関分布を示すことから、古気温指標となることを指摘した。 Goldberg eta.
1(2009) では、 Edgington eta.
1(1 996) の仮説に基づき、バイカル湖のウラン濃度が河川流入量を反映すると見なし、パイカル湖湖底堆積物中のウラン-トリウム同位体比から、セレンガ川に対するその他の流入河川の割合の経時変化を見積もっている。

こうした従来のパイカル湖ウランに関する研究は、氷期・間氷期(1 0 万年)スケールで見られた珪藻とウランの正相関関係による Edgington eta.
1(1996) の仮説に基づき議論がなされ、この仮説を‑ 69 一名古屋大学加速器質量分析計業績報告書， XXII.
2011.03

検証する古気候指標データを持ち合わせていなかった。今回、生物起源シリカと自生ウランが時間スケールに応じて正と逆の両相関を示すという本研究の発見は、これまでのウラン変動原因に関する解釈(すわなち、河川流入量)を前進させるものである。

そこで本研究では、この河川流入量の原因を後背地の乾湿指標と見なし、パイカル湖地域の古気候変動を推定すると、過去 18 万年間のパイカル湖地域の気候は、氷期に乾燥化し、問氷期に湿潤化したと推察される。また、過去 5，200 年間においては、 5，200 年前から 2，500 年前にかけて寒冷湿潤化したのち、現在にかけて温暖乾燥化したと推測される。これと類似した変動パターンは、フブ
スグル湖地域の乾湿指標である砕屑性成分曲線 (PC・2 スコアー)でも見られた(村上ほか 2009) 。
こうしたパイカル湖とフブスグル湖との古気候記録の対比は、高精度の 14C 年代決定によってなされるものである。今後、アジア大陸内の様々な地域で得られた古気候記録が対比されることで、より詳細な内陸部の古気候変動が解明されていくものと思われる。

謝辞

本研究は、研究拠点形成費補助金 (21 世紀 COE プログラム NO.G-4 r太陽・地球・生命圏相互作用系の変動学 J) ならびに文部科学省グローパル COE プログラム NO.K04 r 地球学から基礎・臨床環境学への展開」の支援を受けて行われたものである。

引用文献

BDP‑93Memb町民 (1997) P
reliminaryresultsoftbefirstsci四岨c Dr剖ling onLakeBaikal, Buguldeikasite,
sou也E田t町n Siberia.Q田ternary International37, 3‑17.
Co凶血， S.M. , eta1., (1999)Bioge国c silica 田∞地 from 血e BDP93dri
11si旬阻d 叫出血t 町田s of 也eSelengaDelta, LakeBaikal, S
iber
ia.Jo四百al ofPa1eolimnology21 , 9‑1
7.
.J. , (1981)τbe su
pplyandaccumu
1atio
nofsilicain 血em町田e env
ironment.Geochimi同 et
DeMaster, D
CosmochimicaActa45 , 1
715‑1732.
Ed!手ngton，D. N. et a1., (1996) Ura血国n-s町i田 disequili伽ium，sedim回tation， diaωm 企国旬l田，阻dpa1eoclimatech阻ge inLakeBaikal.Ear也 andP1ane'加y ScienceLetter142, 29・42Goldb時， E.L.eta1., (2010)Ur担lum IS0旬pes 田 proxies of 也.e env
ironmentalhistor
yoftbeLakeBaikalEastSiberia)duringtbep田t 1
50ka.Pa1aeogeographyPa1aeoclimatologyPala四ecology 294,watershed(16‑29.

Karabanov, E.B.eta1., (1998)Eviden間企om LakeBaikalforSiberiangl叫iations du血.g oxygen‑isotopesubs旬.ge5d. Qua伽百aryR'四回rch 50, 46‑
55.
Ki包.gawa， H. , v
anderPlicht, J. , (2000)A回ospheric radiocarbonca1ibrationbeyond11,900 ca1BPfrom

70名古屋大学加速器質量分析計業績報告書， XXII.
2011.03LakeSuigetsulaminatedsediments.Radiocarbon42, 369-380
村上拓馬ほか (2009) モンゴル・フプスグル湖の湖底堆積物の化学組成データに認められる数千年スケールの環境変動名古屋大学加速器質量分析計業績報告書 XX， 93-102.

村上拓馬ほか (2010) パイカル湖堆積物コア BSS06-G2 の 14C年代決定全岩化学組成変動パターンの解明に向けてー.名古屋大学加速器質量分析計業績報告書 XXI， 87-92.
Prokop聞ko， A.A., eta
1.(2001)Biogenics
i1icarecordoftheLakeBaikalresponsetoclimaticfor
cingduring也eBrunh田. Quater百ary Research55 , 123‑
132.

Rei皿.er， P.J., eta
1.(2004)Int
Cal04ter
restr
ia1radiocarbonagec a1ibration, 0ー26 ca1勾r BP.Radiocar
bon46 ,

1029‑
1058.
tal., (1991)Filterin
gofMil田kovithch cyclesbyEarth'sgeography.QuatemaryResearc
h35 ,Short, D.A. , e15τ173.

高松武次郎ほか ο003) パイカル湖堆積物 (BDP93 と BDP96 コア)の元素組成に見る過去 500 万年の環境ー乾燥化・気候変動・ミランコピッチ周期・水深変動一月刊地球/号外 42， 108-118.

71