ホウ素同位体比から大気中の二酸化炭素濃度を復元する
  有孔虫のホウ素同位体比と海水のpHとの関係。
pK*は海水中のホウ酸の解離定数。2つの値はそれぞれ、海面と深海を想定している。
Reprinted by permission from Nature Sanyal et al. 1995 Figure 1 copyright 1995 Macmillan Publishers Ltd.
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 堆積物中の間隙水のホウ素同位体比と深度(年代)の関係。
青い三角形は海底水のホウ素同位体比。
オレンジ色の帯は、下図と対応。
mbsfは海底からの深さ。
Reprinted by permission from Nature Spivack et al. 1993 Figure 1b copyright 1993 Macmillan Publishers Ltd.
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 有孔虫化石のホウ素同位体比と年代の関係。
オレンジ色の帯は、上図と対応。
Reprinted by permission from Nature Spivack et al. 1993 Figure 2 copyright 1993 Macmillan Publishers Ltd.
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Hemming and Hanson (1992)によると、炭酸塩鉱物のホウ素同位体比から、その鉱物が形成されたときの海水のpHが見積もれる。海水のpHは海水中の重炭酸イオン濃度と関係しており、その値は大気中の二酸化炭素濃度によって決まっている。すなわち、大気中の二酸化炭素濃度まで見積もれる可能性がある。
カリフォルニア大学のSpivack et al. (1993)は、海底堆積物を分析して、このアイデアを実行に移した。彼らは、ODP 803Dで採集された堆積物コアから、間隙水と有孔虫化石を抽出し、それぞれのホウ素同位体比を測定した。
間隙水のホウ素同位体比はほぼ一定で約+34‰だった(図1)。ところが有孔虫化石のホウ素同位体比は、古い時代のものほど同位体比が小さくなっていた(図2)。
これらから、Spiovack et al. (1993)は、2100万年前の海水のpHは7.4で、現在の8.2より酸性だったと見積もった。このことから、当時の大気中の二酸化炭素濃度は現在より4.5倍も高かったことが示唆される。
文献
Hemming, NG; Hanson, GN. 1992. Boron isotopic composition and concentration in modern marine carbonates. Geochimica et Cosmochimica Acta, 56, 537–543.