大夕張地域に分布する下部白亜系堆積岩のケロジェン高分子分析による古植生変動の復元 Variation in paleovegetation reconstructed by macromolecular analyses of kerogens in Lower Cretaceous sedimentary rocks from Oyubari, Hokkaido, Japan 宮田遊磨，中村英人，沢田健 Yuma Miyata, Hideto Nakamura, Ken Sawada 北海道大学大学院・理学院はじめに白亜紀は，被子植物が出現し多様化した植物進化の大きな転換期にあたる．白亜紀の古植生は乏しく，被子植物の出現と拡散の過程はよくわかっていない．試料と分析方法を復元することは，被子植物の初期進化を解明大夕張地域天狗ノ沢で堆積岩を採集した。岩するためだけではなく，超温暖期における陸上石試料は，下部蝦夷層群のシューパロ川層奥境生態系や陸域古環境を復元するうえでも非常にノ沢砂岩泥岩部層および日陰ノ沢層に相当する，重要である．古くから，堆積岩の中に残された Aptian~Cenomanian の堆積岩である．植物化石や花粉化石から，植物の進化史や地理泥岩試料から Sawada (2006)に従いケロジェン的分布の変遷を解明するための古植物学的な研を分離した．ケロジェンを高温 reflux 抽出処理究が行われてきた．しかし，形態をよくとどめ後，KOH/メタノールでアルカリ加水分解を行った大型化石の産出は限られており，時空間的にた．分解抽出された成分を GC/MS で分析・定量断片的な記録から植生情報を得ることしかできした．また，ケロジェンを透過および蛍光顕微ない．一方，陸上植物起源の高分子有機物(ケロ鏡下で観察し，有機物組成を解析した．ジェン)は地質時代の海成堆積岩中にも普遍的結果と考察に含まれる．本研究では，北海道中央部，大夕顕微鏡観察の結果，構造を持たない有機物張地域に分布する白亜系蝦夷層群の堆積岩に含 (AOM)は，蛍光アモルファス有機(FA)，無蛍光まれる陸上植物起源ケロジェンの抵抗性高分子アモルファス有機物(NFA)が観察され，構造を持分析を行い，ケロジェンの結合態分子ユニットった有機物 (SOM)は，木質(wood)，植物表皮組成による古植生変動の復元を試みた． (cuticle)，樹脂(resinite)，花粉・胞子(sporomorph) 北海道における白亜紀の古植生が，いくつかの試料でわずかに phytoplankton，蝦夷層群は白亜紀の鉱化植物化石を多産し，古植物学的研究が進んでいる．植物相は，全体 fungi が観察された(図 1)．すべてのケロジェン試料は wood，NFA が卓越し，わずかに草本質として裸子植物(ソテツ類，針葉樹類，イチョウ類，グネツム類) が多様で，中生代で絶滅した分類群も多い．針葉樹化石が最も多産であり，白亜紀後期の北海道の古植生において針葉樹が支配的であったと考えられる．被子植物化石の産出は限られるが，Albian における出現以降，増加傾向にあった(Takahashi and Suzuki, 2003)．一方，蝦夷層群における花粉学的研究のデータ 100 μm 100 μm NFA FA Photomicrographs of selected Tengu-sawa kerogen observed 図 Fig. 1：大夕張・天狗ノ沢セクションの白亜系堆積岩中 under transmitted (left) and fluorescent (right) light microscope. のケロジェンの(右)透過および(左)蛍光顕微鏡写真． (cuticle，resinite，sporomorph)が含まれることが針葉樹からはほとんど検出されないことが報告分かり，今回分析したケロジェンはほぼすべてされている(Mueller et al., 2012)．本研究で得られ陸上植物に起源をもつことが確認できた(図 2)．たケロジェンの加水分解性成分のうち，長鎖ア NFA ルカノールと脂肪酸との比(ΣC22-30OH/ΣFA)を Wood Herbaceous TNG208 TNG202 TNG203B TNG204 TNG205 TNG201 TNG211 TNG1 TNG4-2 TNG5-1 TNG604 TNG605 TNG8 TNG11 TNG608 TNG19 TNG15-1 TNG610 TNG17-2 TNG21-2 TNG22 TNG615 TNG23 TNG617 とると，その変動は遊離態成分の植物バイオマーカー分析から得られた植生変動(Nakamura et al., 2014)とよく同調した(図 3)．演者らは先行研究において白亜紀の植物小型化石の分析を行い，加水分解によって得られる結合態脂肪酸の C18/C16 比(RFA-18/16)が木質/ 非木質組織を判別する部位同定指標であると提案していた．さらに本研究で得られた RFA-18/16 図 2：天狗ノ沢セクションの堆積岩中の有機物組成は，後背地から運ばれた植物組織の木本/草本比陸上植物起源ケロジェンを加水分解した後にを示していると考えられる．これらのケロジェ得られたおもな化合物は短鎖(C14-C18)の脂肪酸ンの結合態成分比指標からはじめて白亜系蝦夷と n-アルカノール(C10-C30)である．脂肪酸，n- 層群からの体系的な古植生変動の復元を提示しアルカノールともに強い偶数炭素優位性を示し，た．生体の組成がよく保存されていることが示めさ参考文献れた．陸上植物起源ケロジェンの加水分解によ Mueller, K.E., Polissar, P.J., et al. (2012) Organic って得られるアルキル脂質は，主に抵抗性高分 Geochemistry 52, 130-141. 子のクチン，スベリンに起源すると考えられる． Sawada, K. (2006) Island Arc 15, 517–536. 近年，植物のポリエステルを構成する長鎖 n-ア Takahashi, K. and Suzuki, M. (2003) IAWA Journal, ルカノールは落葉広葉樹にのみ顕著にみられ， 0 Aptinan -500 Globigerinelloides spp. Ticinella primula Geological column ar-AGI 木本植生 RFA-18/16 ΣC22-30OH/ΣFA HPP 0.0 0.5 落葉広葉樹 1.0 0.00 0.05 KY-3 HikagenosawaFm LithostratiGraphic units 針葉樹図 3：北海道大夕張地域・天狗ノ沢セクションの堆積岩中のケロジェンの結合態分子組成の変動．Aptian～Cenomanian の被子 /裸子植生比、針葉樹植生、草本 /木本植物植生比、落葉広葉樹植生の変動の復元 Maruyama Fm (KY-2) Suparogawa Fm Albian 500 Refureppu Okusakainosawa Sst Mbr KY-1† Sst & Mdst Mbr 1000 Biticinella breggiensis Rotalipora ticinensis–Rotalipora subticinensis Rotalipora appenninica 1500 Planktonic foraminiferal zone Age Cenomanian 2000 Rotalipora globotruncanoides Stratigraphic Level (m) 被子植物 24, 269-309 †: Kirigishiyama Oliststo. Mbr 0.0 0.5 1.0 Nakamura(2014) 0.0 1.0 本研究