名古屋大学加速器質量分析計業績報告書. XXIII.
2012.
03

チベット湖沼堆積物の年代決定とモンスーン活動の復元

Radiocarbonchronologyo
fasedimentωre fromLakePum
OyumCo:Implica値onsforp錨t
climatech阻Eω 面回u曲 Tibetan Plateau

渡溢隆広 1~' ・奈良郁子 2 ・ Natha1ie FAGEL3.松中哲也 4 ・中村俊夫 5 .箕浦幸治 2 •LipingZHU' ・ JunboWANG' ・掛) 11 武 2 ・西村弥亜 4TakabiroWATANABE'~' ， Fu血ikoWa同且abe NARA2 , Natha
1ieFAGEL3, TetsuyaMATSUNAKA七ToshioNAKAMURA"KojiMINOURA2 • LipingZHげ， JunboWANG' ，2Takc田:hi KAKEGAWA.
MitsuguNIS田MURA41fLiege.Belgium• 4 東
東北大学大学院環境科学研究科・ 2 東北大学大学院理学研究科・ 3U凶versity o
海大学海洋学部・ 5 名古屋大学年代測定総合研究センター・ 'Cbinese A
cademyofScience , China'GraduateSchoolofEnv
ironmenta1Studies , TohokuUniversity , 6‑3Aram紘iA四 Aoba， Aoba-ku , Send剖

980-8578 , Jap阻.
aduateSchoolofScience , TohokuUniversity , 6‑
3Ara皿誌i AzaAoba , Aoba-ku , Sendai980-8578 , Jap四.

2Gr

3AGEs , DepartmentofG曲logy ， Univer
sit
yof Liege , B-18 , All田 du 6Aout , B‑
4000Liege , BelgiumokaiUnive四ity ， 3‑20‑
1Orido , Shim田u ， Shizuoka424-8610 ,4Sc
hoolo
fMarineScienceandTechnology , TJapana1Research , NagoyaUnive四ity ， Furo-cho , Chikusa , Nagoya464-8602 , Japan.
5CenterforChronologic"
InstituteofTibetanPlateauResearch , C
hineseAcademyo
fSciences , No.
18S
huangqingRoad , H
aidianDis住ict ， Beijing100085 , C
hina.

•Correspondingauthor.E‑mail:twatanabe@geo.k閉めlo.tohoku.acjp，
twatanabe@y‑
mail.
tohoku‑univer
sityjpAbstr
actlimatic and environmenta
1 changes int
he sou也
To re∞nstruct c

Tib巴旬且Plateau, a

3.77・m-Iong sediment ∞mσY608E-PC) w
asob匂ined 企om LakePumoyumCoi
nAugust2006

esiduesar
eex:甘emely rar
ein 也is ∞re， radioωrbon da血g wasperfor
med
Becausete町'es凶叫 plant r
on 血.e totalorg姐ic carbonfraction.Wealsoestimatedtheoldcar
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hese estimates, anewr
adiocarbon
a.12,500 t
o700c
alBPwasestablished.τ'he linearchronolog
yforpastc
lirnaticchanges 企om coundedtobe constantat32.
0 c出抑r， indicating s帥lesedirnentationrate ofthe ∞re was fsedirnentationconditions 也 Lake PumoyumCofromt
heper
iodoftheYounger 町yasω 世leHolocene.
Keywords:TibetanPlateau;radiocarbondating , lakesediment, LakePumoyumCo.Asianmonsoon , climatechange− 149 −

名古屋大学加速器質量分析計業績報告書. XXIII.
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031.はじめに

気候環境変動のメカニズムを理解するためには，過去の環境を復元することが必要である.これまでに，アラビア半島や中国中央部および東部における鍾乳洞から採取された石旬の安定酸素同位体比から，連続的かっ高時間解像度(数十年スケール)でのモンスーン活動が復元されている(Flei位nann eta1., 2003;Dykoskyeta1., 2005;Wangeta1., 2008).

しかし，重要な研究対象地域である

チベット高原における研究例は限られている.特に，チベット高原南部は，インドモンスーン(西アジアモンスーン)の影響下にあり(W阻g etal., 2002;Zhangeta1., 2006;Hreneta1., 2009)，気候変動に関する研究を進めるうえで重要な対象地域となる.既報として，チベット高原における地質調査や古環境解析に関する研究が進められているが(Lister eta1., 1991;Wangeta1., 2002;Jieta1., 2005;

Morilleta1., 2006;Juyaleta1., 2009)，過去 I 万年程度の長期間にわたる連続的かつ高時間解像度(数十年スケール)での環境変動の復元は行われていない.

チベット高原南部に位置するプマユムツォ湖には， 60m 以上の湖底堆積層が存在していることが示されている(西村ら， 2003; 2007). これまでに，プマユムツォ湖において長さ約 4m の柱状堆積物が 4 本採取されており (PYI04PC， PY409PC , PY608W-PC , PY608E・.pc) ，これらの湖底堆積物の放射性炭素による年代決定に加えて，物理量や化学組成等を分析することにより，連続的な環境変動の復元が可能になると期待される(Wang eta1., 2009;Wata皿be etal., 2010a;Lueta1., 2011).特に，湖底堆積物中の粘土鉱物組成は，湖周囲の水循環，乾湿変動の指標になることが報告されており(Sakaietal., 2005;Fageletal., 2008)，重要な古環境プロキシの一つである.湖底堆積物を用いた環境復元を行うためには，精度の高い年代軸を構築することが必須である.堆積物から得られた放射性炭素年代を正確に解釈するためには，湖外から供給される古い有機物の影響(Oldc町hone貸出t)や湖内生物由来の有機物に含まれる淡水リザーパー効果 (Fresh waterreservoireffect)の影響を把握する必要がある.本稿では， PY608E-PC 堆積物試料の年代値の解釈と補正について報告する.さらに，作成した年代軸を用いて， PY608E-PC の粘土鉱物組成について報告する.

2. 試料と分析法

2006 年 8 月、プマユムツォ湖東部 (28 0 33'14''N， 90 028'I 7''E; 湖面標高，約 5020 m asJ)において湖底堆積物試料 (PY608E-PC) をピストンコアラーを用いて採取した。試料の前処理については

Watanabeeta1.(
2009;20 1Oa) に従った. 14 C 測定は名古屋大学タンデトロン加速器質量分析計 (HVEE，Model-4130) を用いて行われた.得られた 14C 年代を IntCa109 (Reimereta1., 2009) により暦年代に較正した.また，粘土鉱物の同定および相対存在量の測定には， X 線回折装置 (Bruker， D8ADVANCE) を用いた.粘土鉱物の分析および解析については Fagel etal.(2008) に従った.

3. 結果と考察

PY608E-PC 試料の年代測定結果を Table 1 および Figure la に示す.渡逸ら (201 1)において報告されているように， PY608E-PC 試料に含まれる TOC の年代値(較E なし年代)は，コア上部(深− 150 −名古屋大学加速器質量分析計業績報告書. XXIII.
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さ 10.1-1 1.2 c皿)で約 4700 14CBP と古く，コア底部において(深さ 369-269 cm) ，約 3000 年の年代値の逆転が認められた.これらの結果は，湖外から供給される相対的に古い有機物の影響と淡水リザーパー効呆に起因すると考えられる.

Table1.
Conventional14Cag.白， ð. " Croc , fd副阻，bon' calculate
dð.14CPRC , andcorrectedagesofPY608E‑PCsedimentcore.

Coredepth(cm)Calcula包dConv
entional14
ð. Cτoc a ‑ b 1
4
1
4Cage
RC'J deadcarbon. CP(0/00)(%の(B P :l: lσ)

Coロected aged(calBP ， lar組ge)

1‑
11.
2
10.

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565‑
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7‑50.
71:356417:

‑550

370.

288

286
5‑
2
95089.
3‑
90.
3

86ω:1:38

--6ω

0.
4
7‑364

3
995‑
4
1491
19.
9‑
120.
99828:
1:
40‑706

0.
5
1‑40
4

48
2
7‑
4
867

1
50.
5‑
151.
5

12 ,079 :1:46‑778

0.
6
2‑41
4

4
8
7
7‑
5
2
57

1
78.
1‑
1
79.
1

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827

0.
6
6‑492

63
1
4‑
6
40
6

2
0
7.
8
‑
208.
8

14 ,889 :1:51‑
843

0.
6
6‑541

732
1‑
74
192
38.
6‑
239.
6

14 ，072主50

827

0.
6
2‑542

7
3
2
5‑
74
2
62
69.
4
‑
2
70.
5

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‑
85
10.
6
2

ー伺5

8
4
1
4‑
8
5
3
6303.
4
‑304.
4

13 ，266主47

‑808

39
0.

‑
‑
687

10 ,794-11 ,128

3
37.
2
‑
3
3
8.
2

12 ,559:1:46

‑791

32
0.

‑
‑
6
93

1
1,175-11 ,229

349.
5‑
3
50.
5

12 ，919主47

-8∞

0.
32

‑706

11 ,641-11 ,961

358.
7‑
359.
8

13 ,102:1:47

‑
8040.
32

‑713

12ρ27-12 ，374

368.
0‑
369.
0

12 ，937主48-8∞

0.
32

‑707

1
1,716-11 ,969

14..
Crocv
alu
e
sweremeasu
redbyAMS.

f<kod 岨刷 valuωwe白地.enfromWa刷abe etal.(201Ob).

bc 企14CPRC valueswerecalcul
atedv
iamassb
alanceusing-"阿国国 values.
d 百lese ag.ωwereobta也ed bycalibrating 也巴 calculated 14Cagesofplantresidu
econcen回te (pRC),

basedon 也e Int
Cal09calibrationdat
aset(Reimeretal. , 2009).

− 151 −

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XIII , 2012.03

Calibratedage(calkaBP)
10。
。

ー，(EO)zvaoo

100o20a)PY608E‑PC10‑•: y.=41.5x‑47.
4J=320x ー 23.3

%戸= 0.
99•••••••s‑•‑•••••

2=0r.
98200300b)PY409PCe•‑'e~

40020eSFigur
e1. AgecorrectionofPY608E‑PCbasedon 血e ，h叫 C的on va
1ueso
fTOCinPY409PCasl.(201Oa).a)Correctedages(opencircles)(fromTable1)andc
a1ibratedprov
ide
dinWatanabee
taages(filleddiamonds)ofTOCinPY608E‑PC.b)Ca
1ibratedag回 of TOC(opendiamonds)andPRCfraction(filleddiamonds)ofPY409PC.

TOC(mg/gdrysed.
)(仏国偲ぶO一)伺0何0国」
万OHD=問。

。

。

510150a)PY608E-PC 血5b)PY409PC
企

企

企

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4企

企
企

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企

8

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61215企企21010ωc

企

8。

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企

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企

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工

企

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企
企

‘4

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企

企

企 金

LastglacialFigure2.VerticalprofilesofTOCconcentrationinthesedimentcores(a)PY608E‑PCandb)PY409PC)w
ithage.T
hehor
izontalsolidlinei
ndicatesthebou
ndar
ybetw
eenthePle
istoceneandHolocene(11 ,600 calBP).

− 152 −

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XIII , 2012.03

̲̲ 100Smectites KaoliniteChlorites

ぎ史、ー-て偲8コc 8600
E

告コIIlite40

HoloceneIYDE。Tピ 200>ti。
。

24 6 81012Age(calkaBP)
Figure 3. Relative abundance ofc
1ay minerals (Illite , Chlorite , Smectite and kaolinite) from
PY608E‑PC.YD , YoungerDryas(12 ,800-11 ,600 calBP).

そこで， PY608E-PC 試料に含まれる TOC の年代値に関して，陸から供給される相対的に古い有機物の影響や淡水リザーバー効果の影響を下記のとおり評価し，補正および較正した年代を用いて年代軸を作成した (Table 1, Figure1)•a)

既報である PY409PC の年代軸は，陸上植物残査の 14 C 年代に基づいて作成されている (Fig町e lb;

Watanabeetal., 2010a).同時に TOC の 14 C 年代も報告されており，マスバランス計算(式 1-3)
によって14 C を含まない古生層等から供給される古い有機物の混入割合仇叫 carbon) を算出することが可能である.この計算により過去約 12 ， 500 年間の Old carboneffect を復元した (Table 1).

b) 得られたん叫叩'bon から TOC の年代値を補正し(式 4) ， PY608E-PC における陸上植物残査の 14 C

14C
PRC).
年代を算出した (ca1culated Ac)算出した補正年代値を IntCa109 によって暦年較正し (Reimer eta l., 2009) , PY608E-PC の年代軸を構築した.

A14CTOC=(A14CPR
CX んRd +(A14Cdeadca伽n Xfdeadc的00)(1)

A14Cdeadc的on =‑1000%0(2)fPRC+fdeadcarbon=1(3)1culatedA14CPR
C={A14CT
OC‑(ー 1000 Xfdead 叩bon)}/(I- fdeadc的on)ca(4)上記の式により補正された PY608E-PC 試料底部の較正年代は約 12 ， 500 calBP であり，堆積速度は 32 cm/kyr であった (Figure 1a).本研究により堆積速度はほぼ一定であることが示され，安定した堆積環境が継続していたことが示唆された.次に，過去 12 ， 500 年間にわたる PY608E-PC に含まれる TOC 含有量の経年変動を Figure 2 に示す. PY608E-PC の TOC は，陸上植物残査の 14 C 年代を用いて年代決定した PY409PC の TOC 深度分布 (Watanabe eta l., 2010a) とよく一致した.この結− 153 −名古屋大学加速器質量分析計業績報告書. XXIII.
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果は， PY608E-PC における TOC の 14C 年代を基に作成した補正年代軸が十分に信頼できることを示す.両者の TOC 含有量は，完新世の気候最適期(おおよそ 9000 から 6000 ca1BP) において極小値を示し， TOC が減少した時期は，湖の拡大時期と一致すると考えられる.今後， TOC の質量堆積速度(フラックス)を算出し， TOC 変動の要因を詳細に検討する必要がある.
PY608E-PC 試料の粘土鉱物組成は，イライトが主成分であり相対存在量は 74% から 88% であった (Figure 3). 他の粘土鉱物としてカオリナイト，クロライト，スメクタイトが検出されたが，相対存在量は少なく(カオリナイトで最大 13% ， Figure3). PY608E-PC 試料の全層にわたり粘土鉱物の相対存在量に大きな変動は見られなかった.少なくとも，プマユムツォ湖堆積物中の粘土鉱物の供給源に関する情報は現段階で得ることはできなかった.湿潤化による加水分解作用の促進により，イライト中のカリウムが溶脱し，スメクタイトが増加することから，これまでに湖沼堆積物中のスメクタイト/イライト比が風化指標として古環境変動解析に用いられてる(Fagel et a1.,2008).しかし， PY608E-PC 試料におけるスメクタイトの相対存在量は 5%以下であり，スメクタイト/イライト比を乾湿変動の指標として使用することは困難である.チベット・プマユムツォ湖周辺は標高 500伽1 の山岳乾燥地帯であり，モンスーン活動の変動による乾湿・降水量の変化が粘土鉱物組成に与える影響は僅かであると考えられる

従って，乾湿変動に起因する粘土鉱物の風化過程をプマユムツォ湖の堆積物から復元するためには他の指標が必要となる.他の風化指標および粘土鉱物の供給源に関する指標として，イライトの半値幅が用いられているが (Horiuchi et 札， 2000;

Sakaieta1., 2005) , PY608E-PC 試料のイライト半値幅についても明瞭な変動は認められなかった.
プマユムツォ湖堆積物を対象として粘土鉱物から気候変動を読み取るためには，今後，新たな粘土鉱物の結晶度指標を用いた解析など，分析手法や解析手法の再検討が必要であると考えられる

4. 結曲

放射性炭素年代測定結果に基づき，プマユムツォ湖から採取した湖底堆積物 (PY608E-PC) の年代軸を作成した.年代軸構築のため，堆積物に含まれる植物残査と TOC との放射性炭素年代値を比較し，湖外から供給される古い有機物の影響(Old carboneffect) と湖内生物由来の有機物に含まれる淡水リザーパー効果 (Freshwater reservoireffect) の影響を評価した. PY608E-PC 試料の底部年代は約 12， 500 calBP であり，試料最上部の年代は約 700 回IBP であった.堆積速度はほぼ一定 (32cm勾r) であり， PY608E-PC 試料にヤンガードリアス期以降の連続した堆積層が含まれることが明らかとなった.粘土鉱物は，イライト，カオリナイト，クロライト，スメクタイトで構成されており，主成分はイライトであった (74-88%) .粘土鉱物組成に関しては， PY608E-PC 試料の全層にわたり大きな変動は見られなかった.粘土鉱物の結晶度指標など，新たな解析を進める必要がある.

謝辞
名古屋大学年代測定総合研究センターのスタッフの皆様には，試料調製に際して大変お世話になりました.試料採取に関しては東海大学および中国科学院チベット高原研究所を中心とするチベット・プマユムツォ学術調査隊の皆様に深く感謝申し上げます.本研究の一部は，科学研究費補助金(日本学術振興会・特別研究員奨励費 No .20-4967 ，研究代表者− 154 −

渡遁隆広;日本学術振興会・三名古屋大学加速器質量分析計業績報告書. XXIII.
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国間交流事業共同研究 FY2009-201 1，研究代表者西村弥亜)の援助により行われました。

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要旨チベット高原南部における過去のモンスーン活動の影響を評価するため，プマユムツォ湖(2833'14''N,009028'17"E; 湖面標高，約 5020m) から長さ 3.77m の湖底柱状堆積物を採取した(PY608E‑PC).現在のチベット高原南部はモンスーン活動の影響下にあり，本地域における環境変動を復元することにより，モンスーン活動の消長と変動メカニズムの解明に繋がることが期待される. PY608E-PC 試料に含まれる植物残査の存在量は極めて少ない。従って，堆積物中に含まれる全有機炭素 (TOC) の放射性炭素年代測定結呆に基づいて PY608E・PC 試料の年代決定を試みた.
堆積物中の植物片の年代値が既に得られている PY104PC 試料の年代測定結果から，湖外から供給される古い有機物の影響 (Old carbone丘町t) の混入割合を算出し， PY608E-PC 試料の TOC の年代値を補正した. PY608E-PC 試料底部の年代は約 12，500 c
alBP であり，堆積速度は 32crnl匂T であった.

− 155 −