研究者データベース

豊田 和弘(トヨダ カズヒロ)
地球環境科学研究院 統合環境科学部門 環境適応科学分野
准教授

基本情報

所属

  • 地球環境科学研究院 統合環境科学部門 環境適応科学分野

職名

  • 准教授

学位

  • 理学博士(東京大学大学院)

ホームページURL

科研費研究者番号

  • 10207649

J-Global ID

研究キーワード

  • 環境微生物   地球科学   放射化学   鉱物化学   元素分析   無機地球化学   環境化学   Radiochemistry   Environmental Geochemistry   Analytical Geochemistry   Environmental Mineralogy   isotope Geochemistry   Inorganic Geochemistry   Paleolimnology   Bioremediation   

研究分野

  • 自然科学一般 / 宇宙惑星科学

職歴

  • 2005年 - 2006年 大学院地球環境科学研究院環境起学専攻 助教授
  • 2005年 - 2006年 Associate Professor
  • 2006年 - 大学院環境科学院 環境起学専攻 准教授
  • 1995年 - 2005年 大学院地球環境科学研究科物質環境科学専攻 助教授
  • 1995年 - 2005年 Associate Professor
  • 1993年 - 1995年 東京大学助手(大学院理学系研究科鉱物学専攻) 助手
  • 1993年 - 1995年 Research Associate
  • 1988年 - 1993年 東京大学助手(理学部鉱物学教室) 助手
  • 1988年 - 1993年 Research Associate

学歴

  •         - 1987年   東京大学   理学系研究科   化学専攻
  •         - 1987年   東京大学
  •         - 1984年   東京大学   理学系研究科   化学専攻
  •         - 1984年   東京大学
  •         - 1982年   東京大学   理学部   物質化学科
  •         - 1982年   東京大学

所属学協会

  • 放射化分析研究会   日本地球化学会   第四紀学会   GEOCHEMICAL SOCIETY   Japan association of Activation Analysis   Japan association of Quaternary Research   The Geochemical Society of Japan   The Geochemical Society   地球環境史学会   

研究活動情報

論文

  • Kazuhiro Toyoda, Shota Nakano, Shunitz Tanaka, Kawawa Banda, Imasiku A. Nyambe, Tsuyoshi Ishikawa, Shouta Nakayama, Mayumi Ishizuka
    Applied Geochemistry 139 105215 - 105215 2022年04月
  • Erik Prasetyo, Kazuhiro Toyoda
    Environmental Technology 1 - 15 2021年08月29日 [査読有り]
  • Junjiro N. Negishi, Aiko Hibino, Kazuki Miura, Ryota Kawanishi, Nozomi Watanabe, Kazuhiro Toyoda
    Freshwater Science 38 3 591 - 604 2019年09月 [査読有り][通常論文]
     
    Interactions between the hyporheic and benthic zones play a vital role in maintaining the integrity of river ecosystems, but simultaneous assessments of hyporheic and benthic macroinvertebrate responses to surface water pollution are limited. We examined how hyporheic (50 cm below surface) and benthic (surface) invertebrates responded to water pollution that originated from a point source (wastewater treatment plant) in a gravel-bed river in Hokkaido, Japan. Dissolved nutrient levels and algal biomass were significantly higher at sample sites down- than upstream of the point source. Furthermore, nitrate concentrations increased gradually from up- to downstream sites, which suggest the presence of diffuse pollution sources in the surrounding areas. Closely synchronized fluctuations of water temperature and similar water quality in the surface and hyporheic zones indicated that the hyporheic zone was highly hydrologically interactive with the surface water. Chloroperlidae (mostly Alloperla ishikariana) had a disproportionately high abundance in the hyporheic zone relative to the benthic zone, regardless of the surface water quality. Numerically dominant invertebrate taxa increased in abundance below the point source of pollution in both the benthic and hyporheic habitats. High N stable isotope ratios (SIR) of the invertebrates in both habitat types indicated that invertebrates assimilated anthropogenic N via the ingestion of pollution-contaminated food resources. End-member mixing analyses based on C SIR demonstrated that assimilation of anthropogenic N occurred because of the increase in available food resources originating from the biofilm. The trophic structure of invertebrates changed less markedly in the hyporheic zone than in the benthic zone, suggesting that the hyporheic assemblage was less sensitive than the benthic assemblage to the changes in surface water quality. Overall, our findings showed that the numeric responses of the invertebrate assemblage to anthropogenic changes in surface water quality were similar and coupled between the benthic and hyporheic zones.
  • Selective Ion Exchange in Supramolecular Channels in the Crystalline State.
    Katsuya Ichihashi, Daisuke Konno, Kseniya Yu. Maryunina, Katsuya Inoue, Kazuhiro Toyoda, Shogo Kawaguchi, Yoshiki Kubota, Yoko Tatewaki, Tomoyuki Akutagawa, Takayoshi Nakamura, Sadafumi Nishihara
    Angew. Chem. Int. Ed. 58 13 4169 - 4172 2019年 [査読有り][通常論文]
  • Ichihashi Katsuya, Konno Daisuke, Date Takuya, Nishimura Takumi, Maryunina Kseniya, Inoue Katsuya, Nakaya Toshimi, Toyoda Kazuhiro, Tatewaki Yoko, Akutagawa Tomoyuki, Nakamura Takayoshi, Nishihara Sadafumi
    Chemistry of Materials 30: 7130-7137 30 20 7130 - 7137 2018年10月 [査読有り][通常論文]
     
    The synthesis of artificial ion channels is one of the core areas of biomimetics and is aimed at achieving control over channel functionality by careful design and selection of the constituent components. However, the optimization of ionic conductivity in the channel in the crystalline state is challenging because of crystal strain, polymorphism, and potentially limited stability. In this study, the pore size of cylindrical channels was controlled with the aim of optimizing ionic conductivity. We prepared two isomorphic salts, Li-2([18]crown-6)(3)[Ni-(dmit)(2)](2)(H2O)(4) (1) and Li-2([15]crown-5)(3)[Ni(dmit)(2)](2)(H2O)(2) (2), both of which possess ion channels formed by a one-dimensional array of crown ethers, Li + ions, and crystalline water molecules. Meanwhile, [Ni(dmit)(2)] - (S = 1/2) molecules formed a ladder configuration with J(rung)/k(B) = -631(5) K, J(l)(eg)/k(B) = -185(5) K for 1, and J(rung)/k(B) = -S17(4) K, J(l)(eg)/k(B) = -109(5) K for 2. For 1, the Li+ ionic conductivity at 293 K in the crystalline state was enhanced from 1.89(18) x 10(-8) S.cm(-1) to 2.46(6) X 10(-7) S.cm(-1) via dehydration. Furthermore, analysis of Li+ ionic conductivities of 2, which incorporated a crown ether with a smaller cavity (the cavity diameters of [18]crown-6 and [15]crown-5 are 2.60-3.20 angstrom and 1.70-2.20 angstrom, respectively) at the same temperature both before and after dehydration revealed conductivities of 1.93(31) X 10(-8) S.cm(-1) and 7.01(21) X 10(-7) S.cm(-1), respectively. This molecular design approach can contribute to increasing the ionic conductivity as well as the development of all-solid-state lithium ion batteries and other electronic device fabrications.
  • Erik Prasetyo, Kazuhiro Toyoda
    Journal of Engineering and Technological Sciences 49 4 508 - 519 2017年 [査読有り][通常論文]
     
    Solid phase extraction and separation of thorium (Th), uranium (U) and lanthanides were achieved using a humic acid-modified silica gel (Si-HA). Adsorption capacity, effect of contact time, pH, and adsorbent dose were examined at room temperature. The maximum adsorbent capacities (pH = 3) for Th and U were 28.0 and 31.3 mg g-1, respectively. The isotherm parameters denoted that the adsorption was favorable and optimum conditions were attained within 90 min. The kinetic data conformed well to pseudo-second order and intra-particle diffusion models. The distribution coefficients of U, Th and lanthanides in EDTA, citric acid and nitric acid media signify the possible separation of each element from the others. The salinity did not significantly affect the ability of Si-HA to extract Th and U. The adsorbent stability and reusability were also assessed through four-adsorption-desorption cycles. The simplicity of the proposed separation method along with the stability of the adsorbent and high regeneration efficiency under acidic conditions demonstrated the merit of using Si-HA as a low-cost adsorbent.
  • E Prasetyo, TOYODA Kazuhiro
    Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 310 1 69 - 80 2016年10月 [査読有り][通常論文]
     
    A new humic acid-silica gel composite (HASi) to serve as an adsorbent was synthesized via a single-pot method, and its formation via the sol-gel process was confirmed by FTIR and SEM-EDS characterization. The adsorbent effectively removed Th and U at low pH (2.5-3), and the Langmuir model yielded a maximum sorption capacity of 32.3 and 33.2 mg/g for Th and U, respectively. The removal process was rapid (85 % removal within 5 min) and followed a pseudo-second-order model. The salinity of the solution had little effect on the removal efficiency, which continued throughout the adsorbent's repeated use up to nine times.
  • Kazuhiro Toyoda, Bradley M. Tebo
    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA 189 58 - 69 2016年09月 [査読有り][通常論文]
     
    The kinetics of Mn(II) oxidation by spores of the marine Bacillus sp. SG-1 was measured under controlled conditions of the initial Mn(II) concentration, spore concentration, chemical speciation, pH, O-2, and temperature. Mn(II) oxidation experiments were performed with spore concentrations ranging from 0.7 to 11 x 10(9) spores/L, a pH range from 5.8 to 8.1, temperatures between 4 and 58 degrees C, a range of dissolved oxygen from 2 to 270 mu M, and initial Mn(II) concentrations from 1 to 200 mu M. The Mn(II) oxidation rates were directly proportional to the spore concentrations over these ranges of concentration. The Mn(II) oxidation rate increased with increasing initial Mn(II) concentration to a critical concentration, as described by the Michaelis-Menten model (Km = ca. 3 mu M). Whereas with starting Mn(II) concentrations above the critical concentration, the rate was almost constant in low ionic solution (I = 0.05, 0.08). At high ionic solution (I = 0.53, 0.68), the rate was inversely correlated with Mn(II) concentration. Increase in the Mn(II) oxidation rate with the dissolved oxygen concentration followed the Michaelis-Menten model (Km = 12-19 mu M DO) in both a HEPES-buffered commercial drinking (soft) water and in artificial and natural seawater. Overall, our results suggest that the mass transport limitations of Mn(II) ions due to secondary Mn oxide products accumulating on the spores cause a significant decrease of the oxidation rate at higher initial Mn (II) concentration on a spore basis, as well as in more concentrated ionic solutions. The optimum pH for Mn(II) oxidation was approximately 7.0 in low ionic solutions (I = 0.08). The high rates at the alkaline side (pH > 7.5) may suggest a contribution by heterogeneous reactions on manganese bio-oxides. The effect of temperature on the Mn(II) oxidation rate was studied in three solutions (500 mM NaCl, ASW, NSW solutions). Thermal denaturation occurred at 58 degrees C and spore germination was evident at 40 degrees C in all three solutions. The activation energies calculated from the Arrhenius plots are consistent with the observation that Ca ions stimulate the Mn(II) oxidation rate. (C) 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Chungwan Lim, Kazuhiro Toyoda, Ken Ikehara, David W. Peate
    QUATERNARY RESEARCH 80 1 76 - 87 2013年07月 [査読有り][通常論文]
     
    Only Ulleung and Baegdusan volcanoes have produced alkaline tephras in the japan Sea/East Sea during the Quaternary. Little is known about their detailed tephrostratigraphy, except for the U-Old and B-Tm tephras. Trace element analysis of bulk sediments can be used to identify alkaline cryptotephra because of the large compositional contrast Five sediment cores spanning the interval between the rhyolitic AT (29.4 ka) and Aso-4 (87 ka) tephras were analyzed using an INAA scanning method. Source volcanoes for the five detected alkaline cryptotephra were identified from major element analyses of hand-picked glass shards: Ulleung (U-Ym, and the newly identified U-Sado), and Baegdusan (B-J, and the newly identified B-Sado and B-Ym). The eruption ages of the U-Ym, U-Sado, B-J, B-Sado, and B-Ym tephras are estimated to be 38 ka, 61 ka, 26 ka, 51 ka, 68-69 ka, and 86 ka, respectively, based on correlations with regional-scale TL (thinly laminated) layer stratigraphy (produced by basin-wide changes in bottom-water oxygen levels in response to millennium-scale paleoclimate variations). This study has allowed construction of an alkaline tephrostratigraphical framework for the late Quaternary linked to global environmental changes in the Japan Sea/East Sea, and improves our knowledge of the eruptive histories of Ulleung and Baegdusan volcanoes. Crown Copyright (C) 2013 Published by Elsevier Inc. on behalf of University of Washington. All rights reserved.
  • Kazuhiro Toyoda, Bradley M. Tebo
    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA 101 1 - 11 2013年01月 [査読有り][通常論文]
     
    Manganese(IV) oxides, believed to form primarily through microbial activities, are extremely important mineral phases in marine environments where they scavenge a variety of trace elements and thereby control their distributions. The presence of various ions common in seawater are known to influence Mn oxide mineralogy yet little is known about the effect of these ions on the kinetics of bacterial Mn(II) oxidation and Mn oxide formation. We examined factors affecting bacterial Mn(II) oxidation by spores of the marine Bacillus sp. strain SG-1 in natural and artificial seawater of varying ionic conditions. Ca2+ concentration dramatically affected Mn(II) oxidation, while Mg2+, Sr2+, K+, Na+ and NO3- ions had no effect. The rate of Mn(II) oxidation at 10 mM Ca2+ (seawater composition) was four or five times that without Ca2+. The relationship between Ca2+ content and oxidation rate demonstrates that the equilibrium constant is small (on the order of 0.1) and the binding coefficient is 0.5. The pH optimum for Mn(II) oxidation changed depending on the amount of Ca2+ present, suggesting that Ca2+ exerts a direct effect on the enzyme perhaps as a stabilizing bridge between polypeptide components. We also examined the effect of varying concentrations of NaCl or KNO3 (0-2000 mM) on the kinetics of Mn(II) oxidation in solutions containing 10 mM Ca2+. Mn(II) oxidation was unaffected by changes in ionic strength (I) below 0.2, but it was inhibited by increasing salt concentrations above this value. Our results suggest that the critical coagulation concentration is around 200 mM of salt (I = ca. 0.2), and that the ionic strength of seawater (I > 0.2) accelerates the precipitation of Mn oxides around the spores. Under these conditions, the aggregation of Mn oxides reduces the supply of dissolved O-2 and/or Mn2+ and inhibits the Mn(II) -> Mn(III) step controlling the enzymatic oxidation of Mn(II). Our results suggest that the hardness and ionic strength of the aquatic environment at circumneutral pH strongly influences the rate of biologically mediated Mn(II) oxidation. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Michinobu Kuwae, Narumi K. Tsugeki, Tetsuro Agusa, Kazuhiro Toyoda, Yukinori Tani, Shingo Ueda, Shinsuke Tanabe, Jotaro Urabe
    Science of the Total Environment 442 189 - 197 2013年 [査読有り][通常論文]
     
    Concentrations of 18 elements, including Sb, In, Sn, and Bi, were measured in sediment cores from two pristine alpine lakes on Mount Hachimantai, northern Japan, representing the past 250years. Vertical variations in concentrations are better explained by atmospheric metal deposition than by diagenetic redistribution of Fe and Mn hydroxide and organic matter. Anthropogenic metal fluxes were estimated from 210Pb-derived accumulation rates and metal concentrations in excess of the Al-normalized mean background concentration before 1850. Anthropogenic fluxes of Sb and In showed gradual increases starting around 1900 in both lakes, and marked increases after 1980. Comparison of Sb/Pb and Pb stable isotope ratios in sediments with those in aerosols of China or northern Japan and Japanese source materials (recent traffic- and incinerator-derived dust) suggest that the markedly elevated Sb flux after 1980 resulted primarily from enhanced long-range transport in aerosols containing Sb and Pb from coal combustion on the Asian continent. The fluxes of In, Sn, and Bi which are present in Chinese coal showed increasing trends similar to Sb for both study lakes. This suggests that the same source although incinerators in Japan may not be ruled out as sources of In. The sedimentary records for the last 250years indicate that atmospheric pollution of Sb and In in East Asia have intensified during recent decades. © 2012 Elsevier B.V.
  • New technique for the determination of trace elements using multiparameter coincidence spectrometry.
    Hatsukawa, Yuichi, Toh, Yosuke, Oshima, Masumi, Hayakawa, Takehito, Shinohara, Nobuo, Kushita, Kohei, Ueno, Takashi, Toyoda, Kazuhiro
    Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 255 1 111 - 113 2013年 [査読有り][通常論文]
  • 任 忠完, 豊田 和弘, 池原 研
    日本火山学会講演予稿集 2013 61 - 61 特定非営利活動法人日本火山学会 2013年
  • Narumi K. Tsugeki, Tetsuro Agusa, Shingo Ueda, Michinobu Kuwae, Hirotaka Oda, Shinsuke Tanabe, Yukinori Tani, Kazuhiro Toyoda, Wan-lin Wang, Jotaro Urabe
    ECOLOGICAL RESEARCH 27 6 1041 - 1052 2012年11月 [査読有り][通常論文]
     
    Atmospheric dust has wide-reaching effects, not only influencing climate conditions, but also ecosystems. The eastern region of the Asian continent is one of the largest emitters of dust in the world, and recent economic growth in the region has been accompanied by an increase in anthropogenic emissions. However, the effects of increased Asian dusts on aquatic ecosystems are not well understood. We examined fossil pigments and zooplankton remains from Pb-210-dated sediments taken from high mountain lakes of Hourai-Numa and Hachiman-Numa, located in the Towada-Hachimantai National Park of Japan Islands, to uncover historical changes in the phyto-and zooplankton community over the past 100 years. Simultaneously, we measured the geochemical variables of TOC, TN, TP, delta C-13, delta N-15, and lead isotopes (Pb-207/Pb-206, Pb-208/Pb-206) in the sediments to identify environmental factors causing such changes. As a result, despite few anthropogenic activities in the watersheds, alpine lakes in Japan had increased algal and herbivore plankton biomasses by 3-6 fold for recent years depending on the surrounding terrestrial vegetation and landscape conditions. Biological and biogeochemical proxies recorded from the lake sediments showed that this eutrophication occurred after the 1990s when P deposition increased as a result of atmospheric loading of dust transported from the Asian continent. The continued increase of anthropogenically produced dust may therefore impart damaging impacts on mountain ecosystems even if they are protected from direct anthropogenic disturbances.
  • Hiroyuki Imai, Tomoyuki Akutagawa, Fumito Kudo, Mitsuhiro Ito, Kazuhiro Toyoda, Shin-ichiro Noro, Leroy Cronin, Takayoshi Nakamura
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 131 38 13578 - + 2009年09月 [査読有り][通常論文]
     
    Single crystals of the nanoscale polyoxomolybdate wheel, Na15Fe3Co16[Mo176O528(H2O)(80)]Cl-27 center dot 450H(2)O, was synthesized by the condensation reaction of Na0.4Co0.8[MoO4]center dot 1.5H(2)O at low pH and in the presence of an iron-based reducing agent, and these crystals were characterized by the synchrotron-based X-ray single crystal analysis, magnetic susceptibility, and ionic conductivity measurements.
  • Chungwan Lim, Ken Ikehara, Kazuhiro Toyoda
    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA 72 20 5022 - 5036 2008年10月 [査読有り][通常論文]
     
    Detection techniques for invisible tephra, known as cryptotephra, have been exploited to construct precise and high-resolution correlations for a broad range of sedimentary sequences. We demonstrate that continuous trace-element profiles are an effective means for detecting probable positions of distal cryptotephra in Holocene hemipelagic sediments. Instrumental neutron activation analyses were performed on specimens of bulk sediments from five piston and gravity cores (water depths: 300-1500 m) taken from the southern Japan/East Sea. The down-core variations in the Ta/Sc ratio identify the positions of one to three alkaline cryptotephra in four of these cores. The Cr/Sc profiles show the position of one rhyolitic cryptotephra in three of the cores. The existence of tephra-derived components (glass +/- crystals) was confirmed by microscopic observation, SEM-EPMA analysis and refractive index measurement on grains extracted from these layers. Based on microscopic observation and the stratigraphic correlations between cores, we identified eruption ages of the cryptotephras at 6.3, 7.5 and 9.3 C-14 kyr BP, and two source volcanoes around 800 and 400 km from the study area. The tephra layers visible to the naked eye contained volcanic grains coarser than 200 mu m, and the alkaline and rhyolitic tephra component comprised >20% and >33% of the sediment on weight basis, respectively. In contrast, the range of particle sizes of the cryptotephras detected in this study is finer than 125 mu m, and almost all of the glass shards were finer than 40 Pm. The alkaline and rhyolitic cryptotephras made up only 2-17% and 22-24%, respectively, of the sediment on weigh basis. The high sensitivity of this method stems from the significant difference in trace-element contents between the tephras and enclosing hemipelagic sediments in the core. Alkaline U-Oki tephra was enriched in Ta by one order of magnitude over that of the sediment, and depleted in Sc by one order. The rhyolitic tephra, K-Ah, was depleted by about one order in Cr relative to that of enclosing the sediment. The differences in chemical composition between within-plate alkaline tephras and hemipelagic sediments are usually so large that trace-element geochemical method is likely to be useful for alkaline cryptotephra detection in other areas with similar tectonic characteristics. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Michiyo Shimamura, Tomohisa Irino, Tadamichi Oba, Guoqiang Xu, Bingquan Lu, Luejiang Wang, Kazuhiro Toyoda
    GEOCHEMISTRY GEOPHYSICS GEOSYSTEMS 9 Q04024 2008年04月 [査読有り][通常論文]
     
    To understand the main controlling factors of coral skeletal carbon isotope ratio (delta(13)Cc), we undertook high-temporal- resolution (similar to 1.5 d) measurements of delta(13)Cc for Porites lutea collected from the east coast of Hainan Island, China. The results were compared with factors that have previously been proposed to control coral delta(13)Cc: skeletal extension rate, carbon isotope composition of dissolved inorganic carbon in seawater (delta(13)Cw), and light availability to the coral colony. Hainan Island is characterized by strong summer and winter monsoons that result in distinctive seasonal variations in environmental and coral growth conditions. Compared with other tropical/ subtropical areas, this climate is advantageous in evaluating the effects of different environmental factors on delta(13)Cc. We found that delta(13)Cc varied in phase with solar radiation. Increased total suspended matter (TSM) in the water column was found to reduce delta(13)Cc. These data suggest that light availability, the interplay between solar intensity and attenuation of light by TSM in the water column, is the main controlling factor of delta(13)Cc in the studied coral. In addition, slower skeletal extension was found during periods of lower solar radiation and high turbidity than other periods of similar temperature conditions, suggesting that both factors influence skeletal growth. Seasonal variations in delta(13)Cw were not only too narrow in range to explain the observed delta(13)Cc, but also showed an opposite trend to that of delta(13)Cc. We also failed to detect delta(13)Cc variations due to the kinetic isotope effect (i.e., the discrimination of heavier isotopes during CO2 hydration and hydroxylation and the resulting simultaneous negative shifts of delta(13)Cc and delta(18)Oc from equilibrium values), despite large variations in the measured skeletal extension rate. This outcome probably reflects the high skeletal extension rates of the studied coral (average, 15 mm/a; minimum, 4 mm/a).
  • 任 忠完, 池原 研, 豊田 和弘
    日本地球化学会年会要旨集 55 419 - 419 日本地球化学会 2008年 
    古気候変動を研究する際に、高密度に堆積物中のテフラ層準を特定できれば、離れた地域の同一時間面が確実に特定できるため、肉眼では検出できないほど希薄なテフラ層(クリプトテフラ)の検出法にも注目が集まっている。堆積層を1cm毎に連続して分取して中性子放射化分析を行って得られる微量元素の垂直分布がクリプトテフラの検出に有用であることを示し、日本地質調査所の研究航海で採取された日本海南部から東部にかけての数本の海底コア中の1万年前から9万年前の堆積層から、韓国・鬱陵島系の火山または中朝国境の白頭山を給源とするアルカリ岩質クリプトテフラ層およだを複数検出している。これらの検出層から抽出したテフラ粒の主成分・微量元素の定量を行い、噴火毎の化学成分の違いを特定する事で、これまで不明な点が多かった日本海における第四紀後期のアルカリ岩質テフラの層序を構築しつつあるので、その成果を報告する。
  • Y. Hatsukawa, Y. Miyamoto, Y. Toh, M. Oshima, M. Hosein Mahmudy Gharaie, K. Goto, K. Toyoda
    JOURNAL OF RADIOANALYTICAL AND NUCLEAR CHEMISTRY 272 2 273 - 276 2007年05月 [査読有り][通常論文]
     
    In this study, using neutron activation analysis with multi-parameter coincidence method which was developed at Japan Atomic Energy Agency (JAEA), a non-destructive, ultra-high sensitive multi-elemental determination has been realized. The multi-parameter coincidence method is carried out with an array of 19 germanium detectors, GEMINI-II. Using this system, very weak gamma-rays emitted from trace amounts of elements can be detected. The iridium concentration has been determined by means of neutron activation analysis with multi-parameter coincidence method for Cuban sediment samples across the K/T boundary strata.
  • T Sagawa, K Toyoda, A Tadamichi
    JOURNAL OF QUATERNARY SCIENCE 21 1 63 - 73 2006年01月 [査読有り][通常論文]
     
    We conducted paired measurements of the Mg/Ca ratio and delta O-18 of planktonic foraminifera, Globigerina bulloides, from a sediment core (MD01-2420) off central Japan in the northwest Pacific, to reconstruct Current movements since the Last Glacial Maximum (LGM). These methods make it possible to determine the magnitude and timing of the sea Surface temperature (SST) changes and to reconstruct the variations of the past seawater delta O-18 (delta(18)Ow) off central Japan. The amplitude of Mg/Ca-based SST changes between the Holocene and the LGM was about 10 degrees C. The strong resemblance of the SSTs estimated from both methods, Mg/Ca-based and delta O-18-based, Suggests that the SST changes were caused primarily by latitudinal displacement of the Kuroshio-Oyashio currents and no distinct change in the carbonate dissolution of the core. The southward migration of the water mass was 5-6 degrees in latitude at the LGM. The values for regional delta(18)Ow changes, which were obtained by subtracting the ice volume contribution from the calculated delta(18)Ow, describe the millennial-scale water mass migration over the last 30 kyr. Copyright (c) 2005 John Wiley & Sons, Ltd.
  • Shimamura, M, T. Oba, G. Xu, B. Lu, L. Wang, M. Murayama, K. Toyoda, A. Winter
    Geochem. Geophys. Geosyst., 6 Q09017 09017  2005年09月 [査読有り][通常論文]
     
    [1] The extremely high temporal resolution ( nearly daily interval) measurement was conducted on the coral (Porites lutea) oxygen isotope compositions (delta(18)Oc) to examine the detailed relationship between delta(18)Oc and sea surface temperature (SST) and seawater oxygen isotope composition (delta(18)Ow) from Hainan Island, China. Although SST and sea surface salinity (SSS) or delta(18)Ow varied in a wide range at the studied site, the dynamic range of delta(18)Oc recorded in coral was much smaller than expected from SST and SSS (delta(18)Ow) changes. The extremely high (> 30 degrees C) and low (< 22 degrees C) SST and low (< 27) SSS are not suitable for coral calcification, and coral could not record the information as their skeletal delta(18)O. Estimated coral extension rates ( the overall rate is 15 mm/year) varied by a factor of about 18 within one year, from very slow in winter to very fast in spring. Light availability could affect the extension rate of coral skeleton through the activity of photosynthesis of symbiont algae. Such cessation and acceleration of calcification cause a serious distortion of the delta(18)O profile, which makes it difficult to make a correlation between delta(18)O and SST. Because high and low extension rates correspond to low- and high-density bands, respectively, a detailed examination of the density structure may assist the correction for distortion of the delta(18)O profile.
  • K Toyoda, Y Shinozuka
    QUATERNARY INTERNATIONAL 123 51 - 61 2004年 [査読有り][通常論文]
     
    Lake Biwa is the largest lake in Japan. It is a semi-closed lake surrounded by active faults, and was oxygen-rich prior to the Industrial Revolution. In this lake, arsenic concentration in core sediments was proposed as a proxy for lake-level change, due to a strong correlation between As concentration in recent sediments and water depth. Detailed elemental variations from two piston cores from water depths of 76 and 67 m were obtained from the center of the lake to examine the possible correspondence between As concentrations and paleo-environmental change during the past 40,000 years. The vertical Fe distribution pattern indicates that precipitated Fe hydroxide, the adsorbent of As ions from lake water, has been preserved in buried sediment due to oxic conditions. The change in the Ti/Al ratio suggests that the rapid drop of As content through the last several centuries is due to the increasing inflow of clayey materials generated by human activity, diluting the hydrogenous component. The As contents are fairly constant between 2000 and 9000 yr BP, and the fluctuation of equivalent water depth was 10 m at most. The increase of As content and equivalent water depth during the last two millennia should be coincident with the lake-level rise event at about 2000 yr BP, as suggested by previous investigations. However, during the last 40 kyr the extent of change of equivalent water depth is too large to explain only by tectonic movement. From about 40 cal. kyr BP to 30 cal. kyr BP, As contents significantly increased, and then gradually decreased until mid-Holocene. The change at 30 cal. kyr BP should correspond with climatic change, from wet to dry, at the marine oxygen stage 2/3 transition, with some time lag. Increases of As content are synchronized with events marked by abrupt increases in precipitation. Arsenic was dissolved in lake water as a consequence of rock and soil weathering around Lake Biwa, and then immediately precipitated with iron hydroxide into the take sediment. Our results revealed that the historical change of As contents in core samples was influenced by the amount of As inflow to the lake from the watershed area, as well as by lake-level change. Chemical analysis of the extracts of the hydrogenous component of the samples confirmed this hypothesis. (C) 2004 Elsevier Ltd and INQUA. All rights reserved.
  • K Toyoda
    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA 67 18 A489 - A489 2003年09月 [査読有り][通常論文]
  • K Toyoda
    QUATERNARY INTERNATIONAL 105 57 - 69 2003年 [査読有り][通常論文]
     
    Neutron activation analysis was performed on sediments taken from the 250 in thick sediment bed of Lake Biwa, which is composed entirely of lacustrine clay and records palco-environmental change over the past 430,000 years. A comparison is made between the geochemical compositions of cores from the center of Lake Biwa, and lacustrine surface and terrestrial sediments from around Lake Biwa, to estimate past changes in sediment sources. Time series of Th/Sc ratios are synchronized with glacial-interglacial climatic change and also correlated with the reported aeolian quartz flux data. Th/Sc ratios during the delta(18)O stages 1, 5, 7, 9 and 11 are approximately 1.1-1.2, whereas Th/Sc ratios during the 6180 stages 2, 4, 6, 8 and 10 are approximately 1.0-1.1. The possibility of a contribution from the mafic area in the northwestern shore of Lake Biwa, which has low Th/Sc ratios (ca. 0.8), is excluded by the Ti/Al ratio data. As aeolian dust flux to the downwind area from the Asian desert area is higher during glacial times, this data suggests that aeolian dust reaching Japan has an unexpectedly low Th/Sc ratio of source material, and/or that there was a large shift in the amount of dust flux. This assumption remains to be tested by future studies. Th/Sc ratios apparently lag ca. 5000 years behind the marine delta(18)O record during the stage 1/2, 3/4, and 5/6 transitions, which coincides 214, 6 with the aeolian quartz flux variation. Continuous increase of Hf contents from ca. 200,000 years BP could be mainly related to upheaval of the Hf rich and high Th/Sc ratio granite block on the west shore of drilling site by active fault movement. The variations in delivery of high Th/Sc granitic debris has damped the oscillation between Th/Sc ratios of sediments and aeolian dust flux during oxygen isotopic stages 2-3. Both the intermittent increase of Na contents from ca. 430,000 years BP to present, and the abrupt increase of Na content at ca. 140,000 years BP are probably due to the subsidence of the northern basin, as the result of tectonic movement around Lake Biwa. (C) 2002 Elsevier Science Ltd and INQUA. All rights reserved.
  • Y Hatsukawa, Y Toh, M Oshima, T Hayakawa, N Shinohara, K Kushita, T Ueno, K Toyoda
    JOURNAL OF RADIOANALYTICAL AND NUCLEAR CHEMISTRY 255 1 111 - 113 2003年 [査読有り][通常論文]
     
    Multiparameter coincidence gamma-ray spectrometry based on gamma-gamma coincidence is widely used in the field of nuclear structure studies, and has produced many succesful results. In this paper, feasibility of the method for neutron activation analysis of trace elements was studied. Particularly, a long-lived radioisotope I-129 (T-1/2 = 1.57.10(7) y) in algae samples and iridium in geological samples has been determined.
  • K/T boundary deposit in the proto-Caribbean basin.
    H. Takayama, S. Yamamoto, S. Kiyokawa, K. Toyoda, D. Garcia-Delgado, C. Diaz-Otero, R. Rojas-Consuegra
    American association of petroleum Geologists Memoir, 79 582 - 604 2003年 [査読有り][通常論文]
  • R. Tada, Y. Nakano, M. A. Iturralde-Vinent, S. Yamamoto, T. Kamata, E. Tajika, K. Toyoda, S. Kiyokawa, D. Garcia Delgado, T. Oji, K. Goto, H. Takayama, R. Rojas-Consuegra, T. Matsui
    Special Paper of the Geological Society of America 356 109 - 123 2002年 [査読有り][通常論文]
     
    The Moncada Formation in western Cuba is an ∼2-m-thick weakly metamorphosed complex characterized by repetition of calcareous sandstone units that show overall upward fining and thinning. The Moncada Formation contains abundant shocked quartz, altered vesicular impact-melt fragments, and altered and deformed greenish grains of possible impact glass origin. In addition, a high iridium (∼0.8 ppb) peak is identified at the top of the formation. Together with the biostratigraphically estimated age, between late Maastrichtian and early Paleocene, this evidence supports a Cretaceous-Tertiary (K-T) boundary origin for the deposit. The Moncada Formation has ripple cross-laminations at several horizons that indicate north-south-trending paleocurrent directions with reversals. Changes in detrital provenance corresponding to paleocurrent reversals are also recognized. These characteristics are similar to K-T boundary sandstone complexes reported from the Gulf of Mexico region, and strongly support a K-T boundary tsunami origin for the Moncada Formation. The pattern of paleocurrent reversals in the Moncada Formation suggests that tsunami waves were not simple alternations of a single beat, but rather alternations of double beats following the first wave that came from the south. In addition, the maximum grain-size variation within each unit suggests the presence of higher frequency waves superimposed on the lower frequency waves. Thus, our results suggest that K-T impact tsunami waves had a complex rhythm that was caused either by reflections and diffractions of waves or by multiple tsunami waves created by multiple gravity-flows triggered by seismic shocks of the impact.
  • 篠塚 良嗣, 豊田 和弘
    分析化学 50 4 229 - 235 The Japan Society for Analytical Chemistry 2001年04月 [査読有り][通常論文]
     
    We investigated the mass-determination method of As content in soil samples. Both HG (hydride generation)/ICP-AES and HG/AAS combined with the procedure of acid digestion in open vessels are commonly used for As determination in soil and sediment samples, which should shorten the dissolution times. We examined two commercial microwave digestion (MWD) systems to evaluate the possibility fur the MWD of soil and sediment samples. They yielded poor results compared to the recommended values from the literature. This is probably because the resistant organic matter found after MWD contains a significant amount of As, and the residual component hinders a complete dissolution of the samples. We also evaluated the usefulness of ENAA (epithermal neutron activation analysis) for sediment reference samples and a large number of lake sediments, and compared the results with HG/ICP-AES for the mass-determination of as contents. The limit value of the determination (10 sigma) during a routine analysis was about 0.7 ppm in the samples. This is several times higher than that of HG/ICP-AES, but is satisfaction low for the determination of As in almost all soil samples. About 7 days are required for the As determination of 100 sediment samples by routine ENAA, which is equivalent to the time required for HG/ICP-AES. The total amount of actual work of ENAA is significantly less than that of HG/ICP-AES. T We thus realized that ENAA should be recommended for the As determination of a number of sediments and soil samples.
  • H Takayama, R Tada, T Matsui, MA Iturralde-Vinent, T Oji, E Tajika, S Kiyokawa, D Garcia, H Okada, T Hasegawa, K Toyoda
    SEDIMENTARY GEOLOGY 135 1-4 295 - 320 2000年09月 [査読有り][通常論文]
     
    The uppermost Maastrichtian Penalver Formation and its equivalents in northwestern Cuba are characterized by thick, normal-graded calcarenite with distinct basal conglomerate, and have been suspected as deposits related to the Cretaceous-Tertiary boundary (K/T) impact. However, its depositional mechanism is not well understood and clear evidence for its association with the impact has never been presented. In this study, detailed field survey and petrographic observations were carried out on the Penalver Formation in order to clarify its sedimentary processes and to test its relation to the K/T impact. The Penalver Formation at the type locality near Havana is approximately 180 m thick and is subdivided into the Basal, Lower, Middle, Upper and Uppermost Members based on its lithology. The Basal Member consists of massive, poorly sorted, calcirudite with grain-supported fabric, which contains abundant macrofossils of shallow-marine origin and occasional large intraclasts of the underlying strata, suggesting that it was formed by a grain flow from a carbonate platform on the Cretaceous Cuban Are. The Lower to Uppermost Members consist of massive calcarenite and calcilutite that show upward fining. Composition of the calcarenite is distinctly different from that of the Basal Member. The homogeneous appearance, coarse-tail normal grading, abundant water escape structures, and abundant reworked fossils in these members are consistent with those of the Mediterranean "homogenite", a deep sea tsunami-induced deposit that was formed by settling from a high density suspension. Repetition of thin conglomerate beds in the Lower Member that contain well-sorted, well-rounded mud clasts and shallow marine fossils is considered to reflect intermittent lateral dow possibly induced by a series of tsunami waves during an early stage of settling of grains from a high density suspension. Altered vesicular glass of probable impact origin and shocked quartz are discovered in the Basal and the Lower to Upper Members, respectively. Together with the biostratigraphically constrained age of the Penalver Formation, this evidence suggests that the Penalver Formation has a genetic relation to the K/T impact. Distribution of altered vesicular glass and shocked quartz grains can explain the sequence of the initial grain flow and the following tsunami waves. (C) 2000 Published by Elsevier Science B.V.
  • H. Takayama, R. Tada, T. Matsui, M. A. Iturralde-Vinent, T. Oji, E. Tajika, S. Kiyokawa, D. Garcia, H. Okada, T. Hasegawa, K. Toyoda
    Sedimentary Geology 135 1-4 295 - 320 2000年 [査読有り][通常論文]
     
    The uppermost Maastrichtian Penalver Formation and its equivalents in northwestern Cuba are characterized by thick, normal-graded calcarenite with distinct basal conglomerate, and have been suspected as deposits related to the Cretaceous-Tertiary boundary (K/T) impact. However, its depositional mechanism is not well understood and clear evidence for its association with the impact has never been presented. In this study, detailed field survey and petrographic observations were carried out on the Penalver Formation in order to clarify its sedimentary processes and to test its relation to the K/T impact. The Penalver Formation at the type locality near Havana is approximately 180 m thick and is subdivided into the Basal, Lower, Middle, Upper and Uppermost Members based on its lithology. The Basal Member consists of massive, poorly sorted, calcirudite with grain-supported fabric, which contains abundant macrofossils of shallow-marine origin and occasional large intraclasts of the underlying strata, suggesting that it was formed by a grain flow from a carbonate platform on the Cretaceous Cuban Arc. The Lower to Uppermost Members consist of massive calcarenite and calcilutite that show upward fining. Composition of the calcarenite is distinctly different from that of the Basal Member. The homogeneous appearance, coarse-tail normal grading, abundant water escape structures, and abundant reworked fossils in these members are consistent with those of the Mediterranean 'homogenite', a deep sea tsunami-induced deposit that was formed by settling from a high density suspension. Repetition of thin conglomerate beds in the Lower Member that contain well-sorted, well-rounded mud clasts and shallow marine fossils is considered to reflect intermittent lateral flow possibly induced by a series of tsunami waves during an early stage of settling of grains from a high density suspension. Altered vesicular glass of probable impact origin and shocked quartz are discovered in the Basal and the Lower to Upper Members, respectively. Together with the biostratigraphically constrained age of the Penalver Formation, this evidence suggests that the Penalver Formation has a genetic relation to the K/T impact. Distribution of altered vesicular glass and shocked quartz grains can explain the sequence of the initial grain flow and the following tsunami waves. (C) 2000 Published by Elsevier Science B.V.
  • M Kawasaki, T Kakizaki, WH Hu, K Toyota, K Hasebe
    ELECTROANALYSIS 10 4 276 - 278 1998年04月 [査読有り][通常論文]
     
    In the presence of cysteine, osmium(VIII) in hydrochloric acid exhibits a will-defined maximum wave at -0.85 V (vs. SCE). Effects of the osmium's valence states and the coexisting anions on the reduction wave have been studied polarographically in acidic solution. The high oxidation states (e.g., osmium(VIII) and (VI)) in comparison with low oxidation states have an influence on the height of the hydrogen wave.
  • M Kawasaki, T Kakizaki, WH Hu, K Toyota, K Hasebe
    ELECTROANALYSIS 10 4 276 - 278 1998年04月 [査読有り][通常論文]
     
    In the presence of cysteine, osmium(VIII) in hydrochloric acid exhibits a will-defined maximum wave at -0.85 V (vs. SCE). Effects of the osmium's valence states and the coexisting anions on the reduction wave have been studied polarographically in acidic solution. The high oxidation states (e.g., osmium(VIII) and (VI)) in comparison with low oxidation states have an influence on the height of the hydrogen wave.
  • 高山 英男, 多田 隆治, 松井 孝典, M.A. Iturralde-Vinent, 田近 英一, 大路 樹生, 清川 昌一, 豊田 和弘, 岡田 尚武
    日本地質学会学術大会講演要旨 1998 152 - 152 一般社団法人 日本地質学会 1998年
  • S. Colman, M. Grachev, P. Hearn, S. Horie, T. Kawai, N. Logachov, V. Antipin, V. Fialkov, A. Gorigljad, B. Tomilov, B. Khakhaev, S. Kochikov, V. Lykov, L. Pevzner, A. Bucharov, N. Logachev, V. Mats, A. Bardardinov, E. Karabanov, E. Baranova, O. Khlystov, V. Khrachenko, M. Shimaraeva, E. Kornakova, S. Efremova, E. Stolbova, A. Gvozdkov, V. Kravchinski, T. Fileva, S. Kashik, T. Khramtsova, I. Kalashnikova, T. Rasskazova, V. Tatarnikova, R. Yuretich, V. Mazilov, K. Takemura, V. Bobrov, T. Gunicheva, H. Haraguchi, S. Ito, T. Kocho, M. Kuzmin, M. Markova, V. Pampura, O. Proidakova, H. Sawatari, A. Takeuchi, K. Toyoda, S. Vorobieva, A. Ikeda, A. Marui, T. Nakamura, K. Ogura, T. Ohta, J. King, J. Peck, H. Sakai, T. Yokoyama, A. Hayashida, E. Bezrukova, S. Fowell, N. Fuji, P. Letunova, V. Misharina, N. Miyoshi, G. Chernyaeva, I. Ignatova, E. Likhoshvai, E. Stoermer, L. Granina, O. Levina, P. Dolgikh, R. Ishiwatari, F. Lazo, N. Lutskaia, W. Orem, E. Wada, D. Williams, K. Yamada, S. Yamada, E. Callander, L. Golobokoval, L. Granina, P. Shanks, R. Dorofeeva, A. Duchkov
    Quaternary International 37 3 - 17 1997年 [査読有り][通常論文]
     
    The Baikal Drilling Project (BDP) is a multinational effort to investigate the paleoclimatic history and tectonic evolution of the Baikal sedimentary basin during the Late Neogene. In March 1993 the Baikal drilling system was successfuly deployed from a barge frozen into position over a topographic high, termed the Buguldeika saddle, in the southern basin of Lake Baikal. The BDP-93 scientific team, made up of Russian, American and Japanese scientists, successfully recovered the first long (>100 m) hydraulic piston cores from two holes in 354 m of water. High quality cores of 98 m (Hole 1) and 102 m (Hole 2), representing sedimentation over the last 500,000 years, were collected in 78 mm diameter plastic liners with an average recovery of 72% and 90%, respectively. Magnetic susceptibility logging reveals an excellent hole-to-hole correlation. In this report the scientific team describes the preliminary analytical results from BDP-93 hole 1 cores. Radiocarbon dating by accelerator mass spectrometry provides an accurate chronology for the upper portion of Hole 1. Detailed lithologic characteristics, rock magnetic properties and inorganic element distributions show a significant change to the depositional environment occuring at 50 m subbottom depth, approximately 250,000 BP. This change may be due to uplift and rotation of the horst block in the Buguldeika saddle. The sedimentary section above 50 m is pelitic with varve-like laminae, whereas the section below 50 m contains a high proportion of sand and gravel horizons often organized into turbidite sequences. Accordingly, high resolution seismic records reveal a change in sonic velocity at this depth. It is inferred that sedimentation prior to 250 ka BP was from the west via the Buguldeika river system. After 250 ka BP the Buguldeika saddle reflects an increase in hemipelagic sediments admixed with fine-grained material from the Selenga River drainage basin, east of Lake Baikal. Variations in the spore-pollen assemblage, diatoms, biogenic silica content, rock magnetic properties, clay mineralogy and organic carbon in the upper 50 m of BDP-93-1 reveal a detailed record of climate change over approximately the last 250,000 years. These variables alternate in a pattern characteristic of glacial/interglacial climatic fluctuations. The present age model suggests that the climate signal recorded in Lake Baikal sediments is similar to Late Quaternary signals recorded in Chinese loess sections and in marine sediments. Copyright © 1996 INQUA/ Elsevier Science Ltd.
  • A MASUDA, K SUGINO, K TOYODA
    APPLIED GEOCHEMISTRY 10 4 437 - 446 1995年07月 [査読有り][通常論文]
     
    This is the first study on Pb stable isotopes in fault gouges and their parent rocks. We analyzed the composition of Pb isotopes and contents of U and Pb in 10 pairs of fault gouges and their parent rocks collected along several active faults in central Japan. Thorium-232-Pb-208 ages of two fault systems were determined as pre-Tertiary, which are consistent with the data from K-Ar ages and geological considerations. Naturally, the U-235-Pb-207 system is of little use for dating because the magnitude of difference in Pb-207/Pb-204 between gouges and parent rocks is too small. It is found that the Pb-206/Pb-204 can indicate the contribution of Pb-206 resulting from excess supplies of Ra-226 and Rn-222 along the fault. The excess Pb-206 accumulation rate corresponds to the average Rn-222 concentration in soil gas or groundwater through geological time since the gouge formation. A comparison of Quaternary fault activity and estimated Tertiary activity reveals the characteristics of each fault system.
  • K FUKUDA, MAKI, I, S ITO, K TOYODA
    JOURNAL OF THE CERAMIC SOCIETY OF JAPAN 103 5 444 - 448 1995年05月 [査読有り][通常論文]
     
    The cell dimensions for a series of beta-Ca2SiO4 solid solutions were determined as a function of concentration of foreign oxides (Na2O, Al2O3 and Fe2O3). The angle beta varied most sensitively with the Na/(Na+Ca) ratio (=x) according to beta (degrees) = 94.55-8.86 x (0 less than or equal to x less than or equal to 0.03). The decrease in x that accompanies the remelting reaction was therefore defectable by the increase in beta. When the crystals were cooled at a constant rate r (degrees C/s) over the temperature range in which the remelting reaction occurred, the fraction remelted was expressed by 1-exp(-1.33 r(-0.25)).
  • K TOYODA, H HORIUCHI, M TOKONAMI
    EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS 126 4 315 - 331 1994年09月 [査読有り][通常論文]
     
    Geochemical and Sr, Pb, O and C isotopic data are reported for carbonatite samples from five locations in southeast Brazil. Elemental abundances and delta(13)C(PDB) data (between -5.8 and -7.2 parts per thousand) prove that all the samples are derived from the mantle. Dupal isotopic characteristics in the all carbonatite samples from five locations in southeast Brazil are found in this study, characteristics that have not previously been recognized in carbonatites. Brazilian carbonatites possess average Delta 8/4 values of between 101 and 145, average Delta 7/4 values of between 5.2 and 10.3, and initial Sr isotopic compositions of between 0.7046 and 0.7062. The Brazilian carbonatites comprise two groups: The northern group is coincident with the passage of the Trindade non-Dupal hotspot at ca. 80 Ma, while the southern group mainly corresponds to the passage of the Tristan de Cunha Dupal hotspot at ca. 130 Ma. Although we expected a geochemical correlation between the Brazilian carbonatites and the South Atlantic hotspots, the enriched isotopic signature (EM1) of all the carbonatite samples is similar to that of alkali basalts on Tristan de Cunha. The combined O-Sr isotopic diagram indicates that the southern group carbonatites have negligible or only slight crustal contamination. The northern group samples show significantly higher delta(18)O(SMOW) values of 9-14 parts per thousand, more radiogenic Pb isotopic ratios, and a Sr-87/Sr-86 value of 0.705. Even if these signatures are derived from the contamination of a lower crustal component with mantle sources, it is clear that the parental magma also has inherent EM1 isotopic characteristics. The interpretation of the origin of EM1 in the Brazilian carbonatites (subcontinental lithospheric mantle vs. asthenosphere) is dependent on the model of Parana volcanism at ca. 130 Ma, which remains controversial. One possibility is that both the northern and southern carbonatites came from enriched SCLM under a part of Gondwanaland. In this case, a hotspot would provide the thermal energy to melt the lithospheric source region for both the Parana flood basalts and the alkali carbonatitic volcanism. Another possibility is that the source of the northern carbonatites is also the Tristan plume carbonate-rich material which had once been trapped under the crust and reactivated by the Trindade hotspot, on the assumption that Parana volcanism at ca. 130 Ma was mainly triggered by the huge Tristan plume activity. If anything, we favour the latter and believe an asthenospheric mantle plume origin for bath the ultimate carbonate source and the Dupal anomaly in the Brazilian carbonatites.
  • K TOYODA, H HORIUCHI, M TOKONAMI
    EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS 126 4 315 - 331 1994年09月 [査読有り][通常論文]
     
    Geochemical and Sr, Pb, O and C isotopic data are reported for carbonatite samples from five locations in southeast Brazil. Elemental abundances and delta(13)C(PDB) data (between -5.8 and -7.2 parts per thousand) prove that all the samples are derived from the mantle. Dupal isotopic characteristics in the all carbonatite samples from five locations in southeast Brazil are found in this study, characteristics that have not previously been recognized in carbonatites. Brazilian carbonatites possess average Delta 8/4 values of between 101 and 145, average Delta 7/4 values of between 5.2 and 10.3, and initial Sr isotopic compositions of between 0.7046 and 0.7062. The Brazilian carbonatites comprise two groups: The northern group is coincident with the passage of the Trindade non-Dupal hotspot at ca. 80 Ma, while the southern group mainly corresponds to the passage of the Tristan de Cunha Dupal hotspot at ca. 130 Ma. Although we expected a geochemical correlation between the Brazilian carbonatites and the South Atlantic hotspots, the enriched isotopic signature (EM1) of all the carbonatite samples is similar to that of alkali basalts on Tristan de Cunha. The combined O-Sr isotopic diagram indicates that the southern group carbonatites have negligible or only slight crustal contamination. The northern group samples show significantly higher delta(18)O(SMOW) values of 9-14 parts per thousand, more radiogenic Pb isotopic ratios, and a Sr-87/Sr-86 value of 0.705. Even if these signatures are derived from the contamination of a lower crustal component with mantle sources, it is clear that the parental magma also has inherent EM1 isotopic characteristics. The interpretation of the origin of EM1 in the Brazilian carbonatites (subcontinental lithospheric mantle vs. asthenosphere) is dependent on the model of Parana volcanism at ca. 130 Ma, which remains controversial. One possibility is that both the northern and southern carbonatites came from enriched SCLM under a part of Gondwanaland. In this case, a hotspot would provide the thermal energy to melt the lithospheric source region for both the Parana flood basalts and the alkali carbonatitic volcanism. Another possibility is that the source of the northern carbonatites is also the Tristan plume carbonate-rich material which had once been trapped under the crust and reactivated by the Trindade hotspot, on the assumption that Parana volcanism at ca. 130 Ma was mainly triggered by the huge Tristan plume activity. If anything, we favour the latter and believe an asthenospheric mantle plume origin for bath the ultimate carbonate source and the Dupal anomaly in the Brazilian carbonatites.
  • K TOYODA
    PALAEOGEOGRAPHY PALAEOCLIMATOLOGY PALAEOECOLOGY 101 1-2 169 - 184 1993年03月 [査読有り][通常論文]
     
    A comparison is made between the geochemical compositions of drilled sediment core samples from Lake Biwa and samples of surface sediments and from land around Lake Biwa to estimate paleo-water depth, spatial variability and past changes in sediment sources. The Al-Fe-Mn x 10 diagram indicates that Lake Biwa has been an oligotrophic lake since its formation. An investigation of the origin of a positive correlation between water-depth and the Mn/Al ratio in surface sediments is made and the historical change of paleo-water depth in Lake Biwa proposed by Koyama et al. (1985) verified. Demonstrated are the usefulness of both Ti/Al ratio and REE pattern to detect changes in sediment sources and geochemical discontinuities in four layers which should indicate unconformities are found. My data could be supporting evidence for the chronological assignment of Takemura (1990). An explanation is given for the historical changes of source materials in drilled core samples associated with tectonic changes on the basis of the historical basin development postulated by Yokoyama (1984).
  • Comprehensive investigation of Lake Baikal core 323-PC1.
    K.Toyoda, K.Takemura, R.Ishiwatari
    Russian Geology and Geophysics 34 11 101 - 110 1993年 [査読有り][通常論文]
     
    K.Toyoda, K.Takemura and R.Ishiwatari: "Comprehensive investigation of lake Baikal core 323-PC1" Russian Geology and Geophysics. 34. 101-110 (1993). Тойеда К., Такемура К., Ишиватари Р.Комплексное исследование колонки 323-PC1 донных осадков оз. Байкал. // Геология и геофизика; 1993; 34(10-11):124-135.
  • Kazuhiro Toyoda
    Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 101 1-2 169 - 184 1993年 [査読有り][通常論文]
     
    A comparison is made between the geochemical compositions of drilled sediment core samples from Lake Biwa and samples of surface sediments and from land around Lake Biwa to estimate paleo-water depth, spatial variability and past changes in sediment sources. The AlFeMn × 10 diagram indicates that Lake Biwa has been an oligotrophic lake since its formation. An investigation of the origin of a positive correlation between water-depth and the Mn/Al ratio in surface sediments is made and the historical change of paleo-water depth in Lake Biwa proposed by Koyama et al. (1985) verfied. Demonstrated are the usefulness of both Ti/Al ratio and REE pattern to detect changes in sediment sources and geochemical discontinuities in four layers which should indicate unconformities are found. My data could be supporting evidence for the chronological assignment of Takemura (1990). An explanation is given for the historical changes of source materials in drilled core samples associated with tectonic changes on the basis of the historical basin development postulated by Yokoyama (1984). © 1993.
  • K.Fukuda, I.Maki, K.Toyoda, S.Ito
    Journal of the American Ceramic Society 76 7 1821 - 1824 1993年 [査読有り][通常論文]
     
    The α‐to‐α′H transition of Ca2SiO4 solid solutions (C2S(ss)) is a nucleation and growth process. This process was shown on time–temperature–transformation (TTT) diagrams for C2S(ss) with different concentrations of foreign oxides (Na2O, Al2O3, and Fe2O3). The kinetic cutoff temperature and the activation energy for growth of the α′H phase increase steadily with increasing concentration of impurities. The activation energy for nucleation also increases above 950°C. The α′H phase, which exists in equilibrium with the α phase at 1280°C, is formed at a maximum rate at around 1100°C regardless of the chemical composition. The TTT diagrams enable us to predict, as a function of cooling rate, the phase constitution of C2S(ss) at ambient temperature. Copyright © 1993, Wiley Blackwell. All rights reserved
  • K TOYODA, A MASUDA
    GEOCHEMICAL JOURNAL 25 2 95 - 119 1991年 [査読有り][通常論文]
     
    Several chemical leaching experiments were carried out to characterize the REE distribution in four pelagic sediments which have negative Ce anomaly collected in Central Pacific. Extraction experiments indicate that the carrier of the negative Ce anomaly is phosphate phase. This result supports our hypothesis that a negative Ce anomaly is mainly due to fish bone debris in the Pacific equatorial pelagic sediments, in case of pelagic sediments far from the areas of hydrothermal activity. Furthermore, a positive Ce anomaly in pelagic sediments was confirmed by leaching experiment to be due to hydrogenous components (Mn-Fe oxides). The terrigenous component (silicate phase) has a low REE content and a flat shale-normalized REE pattern.
  • K TOYODA, A MASUDA
    GEOCHEMICAL JOURNAL 25 2 95 - 119 1991年 [査読有り][通常論文]
     
    Several chemical leaching experiments were carried out to characterize the REE distribution in four pelagic sediments which have negative Ce anomaly collected in Central Pacific. Extraction experiments indicate that the carrier of the negative Ce anomaly is phosphate phase. This result supports our hypothesis that a negative Ce anomaly is mainly due to fish bone debris in the Pacific equatorial pelagic sediments, in case of pelagic sediments far from the areas of hydrothermal activity. Furthermore, a positive Ce anomaly in pelagic sediments was confirmed by leaching experiment to be due to hydrogenous components (Mn-Fe oxides). The terrigenous component (silicate phase) has a low REE content and a flat shale-normalized REE pattern.
  • K TOYODA, A MASUDA
    CHEMICAL GEOLOGY 88 1-2 127 - 141 1990年10月 [査読有り][通常論文]
  • K TOYODA, M TOKONAMI
    NATURE 345 6276 607 - 609 1990年06月 [査読有り][通常論文]
  • K TOYODA, Y NAKAMURA, A MASUDA
    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA 54 4 1093 - 1103 1990年04月 [査読有り][通常論文]
  • K TOYODA, H HARAGUCHI
    BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN 60 3 933 - 939 1987年03月 [査読有り][通常論文]
  • K TOYODA, H HARAGUCHI
    BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN 60 3 933 - 939 1987年03月 [査読有り][通常論文]
  • K TOYODA, H HARAGUCHI
    GEOSTANDARDS NEWSLETTER 10 2 173 - 175 1986年10月 [査読有り][通常論文]
  • K TOYODA, H HARAGUCHI
    GEOSTANDARDS NEWSLETTER 10 2 173 - 175 1986年10月 [査読有り][通常論文]
  • Y SANO, K TOYODA, H WAKITA
    NATURE 317 6037 518 - 520 1985年 [査読有り][通常論文]
  • K TOYODA, H HARAGUCHI
    CHEMISTRY LETTERS 7 981 - 984 1985年 [査読有り][通常論文]
  • Y SANO, K TOYODA, H WAKITA
    NATURE 317 6037 518 - 520 1985年 [査読有り][通常論文]
  • K TOYODA, H HARAGUCHI
    CHEMISTRY LETTERS 7 981 - 984 1985年 [査読有り][通常論文]
  • 深海底堆積物とマンガンノジュールの地球化学的研究」
    豊田 和弘
    東京大学大学院理学系研究科 [査読有り][通常論文]

書籍

  • 地球と宇宙の化学辞典
    豊田 和弘 (担当:分担執筆範囲:テフラによる火山活動履歴)
    朝倉書店 2012年09月 (ISBN: 9784254160574)
  • オゾン層破壊の科学
    北海道大学出版会 2007年
  • 放射化分析ハンドブック—確度の高い多元素同時微量分析への実践
    日本アイソトープ協会 2004年

講演・口頭発表等

  • Airborne radioactive contamination in urban areas from the nuclear accident in Fukushima  [招待講演]
    TOYODA Kazuhiro
    the Second International Conference on Sustainable Built Environment (ICSBE) 2012 Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta, Indonesia 2012年07月 口頭発表(招待・特別)
  • Environmental purification by manganese-oxidizing bacteria.  [招待講演]
    TOYODA Kazuhiro, TEBO Bradley
    Annual meeting of Japan Society for Bioscience, Biotechnology, and Agrochemistry 2011 Kyoto 2011年03月 口頭発表(招待・特別)

その他活動・業績

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 文部科学省:科学研究費補助金(挑戦的萌芽研究)
    研究期間 : 2012年 -2012年 
    代表者 : 豊田 和弘
  • 文部科学省:科学研究費補助金(新学術領域研究(研究領域提案型))
    研究期間 : 2009年 -2012年 
    代表者 : 米延 仁志, 奥野 充, 五反田 克也, 豊田 和弘, 守田 益宗, 安田 喜憲
     
    本年度(H22)は調査と試料の分析を重点的に実施した。(調査)南西諸島(奄美大島,沖縄本島,西表島),長野県深見池,グアテマラ・ペテン県の湖・河川(ラス・ポサス湖,ケシル湖等)でボーリング調査,周辺植生調査を実施し,堆積物コア試料を採取した。またペルーでは花粉分析試料を採取した。また秋田県一の目潟の表層堆積物をミニアイスフィンガー法で採取した。グアテマラ調査では年縞を含む欠損の無い堆積物試料が得られた。さらに鹿児島県・藺牟田池で機械ボーリングによる調査を実施し,約20m×2本のコアで欠損の無い試料得られた。これは東アジア地域の高精度年代決定の示準となる火山灰層を多数含むため,今後の高精度編年に貴重な資料となる。(分析)H21年度に引き続き秋田県・一の目潟,青森県小川原湖,エジプト・カルーン湖試料の分析を実施し,試料の基礎物性(比重・含水率,色),帯磁率,花粉分析等の低時間分解分析を完了した。その結果,両者とも確実に年縞を有しており,高時間分解分析により精度の高い古環境復元が可能であることが判明した。現在はμRF分析等の詳細な分析を継続している。また長野県・深見池では基盤までの完全なコアを含む12本の試料と5本のアイスフィンガー試料を採取,年縞幅を用いて年輪年代学的手法による暦年代決定に成功した。これは世界初の成果である。さらに年縞単位での花粉分析に着手した。本年度採取した南西...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(A))
    研究期間 : 2007年 -2009年 
    代表者 : 竹村 惠二, 北川 浩之, 奥田 昌明, 公文 富士夫, 林田 明, 石川 尚人, 原口 強, 里村 雄彦, 千木良 雅弘, 鎌田 浩毅, 田上 高広, 柴田 知之, 豊田 和弘, 奥田 昌明, 公文 富士夫, 北川 浩之, 増田 富士雄, 鳥居 雅之
     
    日本最大の湖である琵琶湖の湖底から、8地点で堆積物を採取して、過去から現在に続く環境変化を高精度の時間分解能で解析を進めた。火山灰分析と対比、炭素14年代を用いて、得られた堆積物の年代は30万年前にさかのぼることが明らかにできた。得られた堆積物から、磁化方位の変化や過去の水温情報などが得られた。並行して、300kmにおよぶ音波探査を実施して、琵琶湖北湖全域の表層堆積物構造が明らかにできた。
  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(B))
    研究期間 : 2006年 -2008年 
    代表者 : 酒井 治孝, 藤井 理恵, 豊田 和弘, 瀧上 豊, 谷村 好洋, 桑原 義博, 酒井 英男, 山中 寿朗, 藤井 理恵, 豊田 和弘, 百原 新
     
    ヒマラヤ山脈上昇史の鍵を握る変成岩ナップは, 約1440万年前に地表に露出・急冷し, 年間3-4cm の速度で南南西に前進し, 約1100 万年前に運動を停止した.冷却は先端から北方へ向け年間約1-1.5cm の速度で進行した.古カトマンズ湖の泥質湖成堆積物の堆積開始は約100 万年前まで遡り, 寒冷期には化学的風化が進まず, 堆積速度が遅く, 温暖期には化学的風化が促進され, 堆積速度が速かったことが判明した.
  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(B))
    研究期間 : 2005年 -2008年 
    代表者 : 豊田 和弘, 池原 研, 町田 洋, 千 鍾華
     
    地球温暖化の将来予測に有用な古環境復元の精密年代軸として注目されるクリプトテフラ(肉眼では検出不可な希薄な火山灰層)の高感度な検出法として、放射化分析法による地層の高密度な微量元素分析が有効であると実証した。十数本の日本海海底コア中の最大過去十五万年間の堆積物を走査し、5つの新しい指標となるテフラを検出し年代推定を行い、欝陵島(韓国)と白頭山(中朝国境)から飛来する降下火山灰の履歴を構築にした。
  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(B))
    研究期間 : 2005年 -2007年 
    代表者 : 松井 孝典, 多田 隆治, 田近 英一, 後藤 和久, 長谷川 卓, 豊田 和弘
     
    本研究では,白亜紀/第三紀境界での天体衝突地点からの距離や水深差に応じた津波の規模と持続期間の変化を高解像度で復元するため,衝突地点極近傍(キューバ・フォメント地域やメキシコ・ラヒーヤ地域,およびクレーター内外掘削コア)のK/T境界層の調査を行った.その結果,キューバ西部で見られたように,衝突クレーターへの海流入を示す痕跡が,フォメント地域のK/T境界層やクレーター内外掘削コアでも観察された.これは,衝突に伴う津波が,衝突クレーターへの海水流入・流出によって発生したことを裏付けるものである.また,衝突前後約数十万年間の長期的な地球表層環境擾乱の様式・規模・持続期間を数千年スケールの解像度で明するため,キューバ中部やメキシコ,ニュージーランドのK/T境界上下層を調べた.その結果,高等植物ワックスに由来するn-アルカンの組成31/(29+31)比とδ^<13>C_の値が,K/T境界直上で大きく減少することが明らかになった.さらに,31/(29+31)比とδ^<13>C_の関係を調べたところ,その分布領域が時代毎に異なっており,特に暁新世初頭の試料に,正の相関が見られた.このことから,K/T境界における炭素循環擾乱とそれに伴う環境変化を陸上植物が記録していたことが示唆された.また,メキシコ・ラヒーヤ地域での調査により,K/T境界後7万年間の陸域環境の変遷を,衝突...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(萌芽研究)
    研究期間 : 2003年 -2004年 
    代表者 : 豊田 和弘
     
    地下水のヒ素汚染は南アジアなどで深刻な問題となっている。その地域の地下水は難分解有機物(フミン物質)に富んでいるためにヒ素の除去は容易ではない。本研究の目的はマンガン酸化バクテリアの1つである桿菌SG-1休眠胞子の環境水中のヒ素の浄化処理能力について確定することである。平成15年度ではマンガンの溶存2価イオンから不溶な4価の酸化物への触媒反応速度とそれに伴う三価と五価のヒ素イオンの変化について実験したが、平成16年度では、有機物や鉄イオンとの共存状態の系について実験を行った。有機物の分解速度を測定するために、フミン物質の分解生成物である一酸化炭素などのガス発生量の定量に必要なガスクロマトグラフィーの検出器を本研究費で購入した。しかし、既に本研究科の専攻に設置済みのガスクロマトグラフィー本体は放射性物質を含むために設置場所の放射線管理区域の移転許可が必要である。ところが、その移転許可申請後3年たった今でもその承認が降りないために購入備品を使用することが出来なかった。そこで、COE経費で捕足部品購入することで使用可能になった有機酸測定用のHPLCシステムを用いて、別のフミン物質分解生成物である低分子有機酸の測定を行う事にした。難分解有機物の標準試料としては泥炭地土壌を原料とした市販のフミン物質をさらに生成してもちいた。無機生成したマンガン酸化物による酸化でフミン物質が分解して直接...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(B))
    研究期間 : 2001年 -2003年 
    代表者 : 川上 紳一, 豊田 和弘, 大野 照文, 高野 雅夫, 能田 成, 道林 克禎, 可児 智美, 酒井 英男
     
    本研究の目的は,約7億年前の原生代後期に地球表面が全面的に凍結したとするスノーボール・アース仮説の検証を行うことである.2001年から2003年までの3年間に約90日にわたってナミビアで地質調査を行って大量の岩石試料を確保した.得られた試料は,日本に持ち帰って分析した.氷河堆積物に含まれる炭酸塩岩の礫の変形から氷河堆積物の初期層厚を見積もった.キャップカーボネートに見られるカルサイトとドロマイトのサイクルが初生的であることを示唆するスランプ構造を発見した.炭酸塩岩の地球化学的分析や年代測定を行った.さらに,全球凍結事件の直後に出現するエディアカラ生物群の化石の発掘をナミビアとロシアで行った.得られたデータをもとに,全球凍結仮説の妥当性を検証し,論文集を出版した.また,一般読者向け解説書を出版した.全球凍結事件に象徴される大規模気候変動と生物進化の関連性が今後の大きな課題となっている.
  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(A))
    研究期間 : 1999年 -2001年 
    代表者 : 酒井 治孝, 山縣 毅, 折橋 裕二, 瀧上 豊, 桑原 義博, 西 弘嗣, 豊田 和弘, 大野 正夫, 酒井 英男, 山中 寿朗
     
    ヒマラヤ山脈の上昇とインドモンスーンの変遷史を明らかにし,両者の相互関係を解明する目的で,中央ヒマラヤに位置するカトマンズ盆地南部の鮮新世から第四紀の湖成・河成堆積物の地表地質調査と学術ボーリングを行った.また,これまでに採取したコアについては,以下の研究を行った.1.古地磁気学的研究:218m,60m,45mの3本のコアについて自然残留磁気,段階交流消磁を行った.その結果,コアの上部にMono LakeとLaschampに相当すると考えられる2つのエクスカーションを認定した.2.14C年代測定:カトマンズ盆地堆積物の最上部の年代を求めるために12の試料について測定を行い,湖の排水が始まったのは約1.1万年前であることが判明した.3.花粉分析:最上部30mについて10cm間隔で組成分析を行い,過去約5万年の詳細な気候変動カーブを得た.4.珪藻分析:218mのコアについて17層準から珪藻化石の検出・同定を試み,新種を含む多数の中心目と羽状目の化石が含まれており,湖の古環境解析の指標となることを確認した.5.古植物学的研究:160以上の層準から産出した植物化石を同定し,古気候を検討した.6.粒度分析:上部30mについて粒度分析を行い,湖成堆積物と河成堆積物の粒子組成の違いを明らかにした.7.粘土組成分析:深度50mまでの粘土をXRD decomposition法で分析し,イライト...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(B))
    研究期間 : 1999年 -2001年 
    代表者 : 松井 孝典, 田近 英一, 大路 樹生, 多田 隆治, 豊田 和弘
     
    K/T境界での陽石衝突の様式、規模、クレーターの形成プロセスを詳しく知るために、クレーターの東近傍に位置し、衝突当時、深海底にあった地層が地表に露出しているキューバにおいて調査を行い、以下の事を明らかにした。1)キューバでは、隕石衝突直後に古カリブ海の深海底に堆積した層厚700mに及ぶK/T境界層がその後の構造運動により隆起し、3つの地質構造区に分かれて分布している。こうしたK/T境界層は、一般に下部礫岩ユニットおよび上部石灰質砂岩シルト岩ユニットからなる。2)下部ユニット下は浅海性石灰質プラットフォーム起源の礫を主体とし、発泡ガラス片や衝撃変成石英を含んでおり、衝突衝撃地震により引き起こされた海底地すべり堆積物と考えられる。3)上部ユニットは、遠洋性微化石を多く含み、塊状で上方細粒化を示す事から、ホモジェナイトと呼ばれる深海性津波堆積物と考えられる。衝撃変成石英の存在は、津波が陽石衝突に伴って起こった事を示す。4)上部ユニットが厚く発達する地域では、その基底部は下部ユニットから漸移するが、薄い地域では、侵食面を以って下部ユニットと接する。また、両者の構成粒子が著しく異なる事から、上部ユニットを堆積させた津波は下部ユニットを堆積させた海底地すべりとは別の原因によると考えられる。5)キューバ島西部モンカダからは、厚さ2mのK/T境界層が発見され、最上部にはIr濃集層が発見された...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(萌芽的研究)
    研究期間 : 1999年 -2000年 
    代表者 : 豊田 和弘
     
    本研究は、東日本の大規模な破砕帯を伴う活断層中の、既によく調査されたトレンチ路頭から試料を採取して、鉛同位体比と化学組成を精度よく測定することで、断層の年代測定及び活動度の新しい評価法としての研究手法を提示することを目的とする。北海道夕張郡のシューパロ湖周辺のダム計画のために掘削されたコア中の断層、福島県双葉郡の路頭から採取した双葉断層と畑山断層、及び群馬県多野郡上野町の神流川の断層の試料、計13地点から採取した。機器中性子放射化分析、ICP発光分析計及びICP質量分析計を併用して、注目しているウラン、トリウム、鉛以外に主成分元素や希土類元素についても定量を行った。主成分・微量元素から同一起源物質と考えられ、ウラン/鉛比とトリウム/鉛比が大きく異なる母岩とガウジの対試料について選定してから、鉛同位体比を測定する。双葉断層N10地点の隣接した部位から採取した3試料は同一起源物質と考えられ、ウラン/鉛比とトリウム/鉛比が大きく異なった。畑山断層Ht101地点の隣接した部位から採取した3試料は起源の異なると考えられ、本研究には適さない。畑山断層M152地点の隣接した部位から採取した4試料のうち、2試料は起源が同じと推測できるし、ウラン/鉛比とトリウム/鉛比が大きく異なるので、この対試料は本研究に都合がよい。畑山断層Ht132の試料はウラン/鉛比とトリウム/鉛比がほとんど変わらないの...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(A))
    研究期間 : 1999年 -2000年 
    代表者 : 大場 忠道, 王 律江, 村山 雅史, 豊田 和弘
     
    東アジアの過去のモンスーン変動を復元する目的のために、1999年8月と10月、2000年の11月に南シナ海の北西部に位置する中国海南島の東海岸のサンゴ礁へ調査に出掛けた。そして、1999年10月には長さ2.2mのサンゴボーリングコアを採取し、その場所の水温と塩分を1年間にわたって自記記録する装置を設置した。2000年の11月には、それらの記録の回収と新たに成長したサンゴ骨格の採取を行った。このように得られたサンゴ骨格(CaCO^3)の酸素・炭素同位体比を同位体比質量分析計を使って詳細に測定し、同時にICP発光分光分析計を使ってMg/CaやSr/Caを測定した。その結果、次の結論が得られた。1.過去1年間のサンゴ骨格部分の酸素・炭素同位体比を2日間隔というこれまでに報告されたことのない高分解能で測定し、その結果を実測水温や実測塩分と比較したところ、サンゴ骨格の酸素同位体比ピークが形成された日時を特定することができた。2.同様にサンゴ骨格の炭素同位体比の最大と最小のピークが形成されたのは、それぞれ海水の透明度が良く共生藻類の光合成が盛んな春と、濁度が最も増加した秋であることが判明した。3.過去10年間のサンゴ骨格の酸素・炭素同位体比にも、過去1年間と同様の変化が認められた。4.過去10年間のサンゴ骨格のMg/CaやSr/Caにはそれぞれ周期的な変動が認められ、それぞれ過去の水温を...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(A))
    研究期間 : 1996年 -1999年 
    代表者 : 豊田 和弘, 田中 俊逸, 長谷部 清
     
    本研究では1995年に琵琶湖中央部の3地点でほぼ連続して採取された十数mのコア、1400m琵琶湖堆積物ボーリングコア試料の250m厚粘土層について1.4m〜2m間隔の試料、最終氷期末期から後氷期初めにかけて堆積した水月湖の年縞堆積物の試料、及び比較のために採取した水月湖や琵琶湖の周囲地域の試料について、本申請で購入した卓上型のICP発光分光分析装置と大学開放研の共同利制度を利用して、分析を行い、以下の3つの点について検討した。その結果、(1)コア試料中のヒ素含有量は堆積時の水深の指標としては有効でない。代わりに水酸化鉄相中のレピドクロサイトの量が古水深のブロキシーとして有効そうである。ただし、試料採取時の保管に注意する必要がある。(2)1400mコアや200mコアから堆積物中のトリウムとスカンジウムの含有量比が氷河期間氷期のサイクルの気候変動と連動しており、混入する風成塵の量の変動が反映している可能性がある。一方十数mのコアでは最終氷期末期から現在までの気候変動が大きい時代の堆積環境を保存している試料にも関わらず、気候変動との関連が検出できなかった。一方、水月湖では降水量の急増している時期がいくつか検出された。この違いは水月湖は容積が小さいので、そこでのコアは環境変動を敏感に反映しているためと考えた。(3)周囲の地形変化や構造変化を反映するいくつかの化学組成の変化が検出できた...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(萌芽的研究)
    研究期間 : 1996年 -1997年 
    代表者 : 豊田 和弘
     
    本研究は、現在問題になっている放射性廃棄物中のアクチノイドの除去材としての生物源リン酸塩の有用性について検討している。ただし、現段階ではアクチノイドと化学的性質が類似している希土類元素を用いている。堆積物中の生物源リン酸塩にはしばしば希土類元素を濃縮しているが、これは堆積物中で有機物が分解後、リン酸塩中のカルシウムが希土類元素に置換されて濃縮されていると考えられる。そこで、本研究では食用の魚の骨片を水酸化カリウム溶液、エチレンジアミン溶液または次亜塩素酸ナトリウム溶液という3つの試薬で処理して有機物を除去した後、吸着剤として使用した。これらの試料片約10〜20mgをそれぞれ0.015〜1.5ppmの希土類元素を含んだ人工海水溶液3mlに3〜7日間室温にて液浸した。各試料を純水中で超音波洗浄後、25℃で乾燥させ、中性子放射化分析を行い、吸着された希土類元素の量を測定した。吸着量はどの吸着剤においても液浸日数に対して増加する傾向にあった。これらの試料はユーロピウム以外の希土類元素についても同様の強い吸着能力を示した。太平化学社製の合成リン酸カルシウム(球形HAP)も生物源リン酸塩と同様に希土類元素に対して強い吸着能力を示し、粒径が小さな試料がより高い吸着能力を示す傾向のあることがわかった。次に、ネオジムについて、球形HAPと球形FAP(合成フロロリン酸カルシウム)の吸着速度と吸着...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(重点領域研究)
    研究期間 : 1995年 -1995年 
    代表者 : 豊田 和弘
     
    今から二億数千万年前の二畳紀と三畳紀の境界(P/T境界)には地球生物史上最大の大量絶滅が起きたとされている。生物絶滅事件の原因として白亜紀/第三紀においてその境界層にイリジウムの濃集が発見されてから天体衝突説が主張されており、梶原ら(1994)は硫黄の同位体比からP/T境界での天体衝突の可能性を示唆した。私は角和善隆氏(東大教養学部)と共同研究で秩父累帯の天神丸セクション(徳島県)などで採取された、P/T境界の黒色炭質泥岩試料中のイリジウムの中性子放射化分析を行った。黒色炭質泥岩が堆積し始めた時代試料ほどの分析(検出限界は数+ppt)では小天体の衝突を示唆するイリジウムの濃縮は全く見られないことがわかった(角和・豊田、1996)が、路頭での厳密なP/T境界層は確定しておらず、数メートルにも渡る黒色炭質泥岩層からさらに百試料ほど採取して丹念に分析をおこなっている。平成7年10月1日付けで東京大学・大学院理学系研究科から北海道大学・大学院地球環境科学研究科へ転出したために東京大学での研究は不可能になったが、それから一カ月経るうちに環境がある程度整い、北海道大学において研究事業を再開することが可能になったが、こちらでの放射線取り扱いの認可が遅れたためにデータの提出が遅れている。これらの試料中の希土類元素については既に山口大の加藤らがおこなっており、現在化学抽出やその他の微量元素や主...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(奨励研究(A))
    研究期間 : 1995年 -1995年 
    代表者 : 豊田 和弘
     
    私は中部日本の10箇所の代表的な断層のTh-Pb年代測定および断層帯のラドン濃縮による過剰鉛-206からの過去の活動度推定を試みている。ただしこれらの考察には断層粘土とその母岩との鉛、ウラン、トリウムの含有量が断層粘土形成から現在まで変化していないという前提が必要である。断層粘土の形成に伴う微量元素の挙動については不明な点が多く、国内外でも類似の研究は見あたらない。母岩が花崗岩の場合の断層粘土形成時の化学組成の変化を知るために、六甲花崗岩、跡津川断層北東部の船津花崗岩、阿寺断層中央部の苗木一上松花崗岩、中央構造線の両家花崗岩のような地域における、近畿・中部日本の断層の母岩と断層破砕物質について文献調査をおこない、その一部についての試料を入手した。中性子放射化法などの微量元素分析や粉末X線回折装置を併用して鉱物分析および状態分析を併用して母岩と断層破砕物質との化学組成の違い、同一母岩から生成したと考えられる断層破砕物質内での鉱物組成と化学組成の関係、酸化還元状態による鉱物組成と化学組成の差、採取地点の断層からの距離による断層破砕物質、母岩の種類、断層の種類による相違点などについて検討している。平成7年10月1日付けで東京大学・大学院理学系研究科から北海道大学・大学院地球環境科学研究科へ転出したために東京大学での研究は不可能になり、北大での放射線取り扱いの認可が遅れたためにデータ...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(国際学術研究)
    研究期間 : 1994年 -1995年 
    代表者 : 原口 紘き, 原口 絋き, Dril S.I, Perepelov A, Kuzmin M, 堀江 正治, 小椋 和子, 石渡 良志, 豊田 和弘, 猿渡 英之, DRIL S.I, PEREPELOV A, KUZMIN M
     
    世界最大で、最古といわれるバイカル湖湖底堆積物について地球化学的観点から古環境変動の解析を行うことが本研究の目的である。本研究グループは平成6年度〜平成7年度の2年間科学研究費の補助を受け、ロシア・地球化学研究所との共同研究を進めてきた。バイカル湖深層削計画(BDP)の予定では、1993年冬期掘削された100mコア試料(2本)に続き、1995年冬期300mコア試料が採取される予定であったが、天候および掘削機の整備等の問題のために採掘できず、300mコア試料は1996年冬期(現在)採掘作業が進められている。ゆえに、300mコア試料についての研究は平成8年度以降継続する予定である。上記のような事情により、当初予定されていた300mコア試料が入手できなかったため、本年度は100mコア試料(BDP-93-1,BD-93-2)2本について更に解析を進めるとともに、平成7年8月バイカル湖およびその周辺の現地調査並びに平成8年3月300mコア試料採掘現場の調査と試料配分計画についての打ち合せを行なった。300mコア試料の採取が遅れた理由は、バイカル湖の500〜600m水深位置でボーリングを行なうために、冬期湖面の氷上に掘削機を設置する必要があり、掘削の期間が限られるためである。本研究の推進にあたっては、掘削作業の困難とともに、ロシア経済の崩壊に伴なう財源難、共同研究参加国の拠出金の問題など...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(一般研究(B))
    研究期間 : 1993年 -1994年 
    代表者 : 床次 正安, 豊田 和弘, 豊田 和弘, 小野 洋子, 堀内 弘之, 小澤 徹
     
    高レベル放射性廃棄物は固化体にして地層処分することで生物圏から長期間隔離することが考えられている。しかしこの固化体も地学的年代を経れば分相反応などで放射性核種の分布が不均一になり移行しやすくなる。本研究の目的はイメージングプレート(IP)によるオートラジオグラフィー法を確立すること。さらに天然の類似物質(ナチュラルアナログ)の放射性核種の分布をIP法で把握して層転移・分相反応での放射性核種の挙動について考察することである。ザイール産のウラニナイトと日本産アラナイト試料の中性子放射化分析とIPの測定結果からトリウム1ppmが放射平衡になった時のトリウム系列放射性核種の放射能は大雑把に高分解能IP(HR-III_N)では0.1cph(1ピクセル、100μm^2、あたりの1時間でのカウント数)に相当し、ウラン1ppmのそれは大雑把に0.1cphに相当するという結果が得られた。一方カリウム1%の濃度の放射能は大雑把に1cphに相当する。それらの試料の放射平衡についても試料のγ線測定から検討した。またフェーディング(輝尽発光量の時間による低下)は光や熱以外に弱い放射能などにも起因することが観測されている。このフェーディングの割合には測定ごとにかなりばらつきがあるため、放射能露出量と輝尽発光量の正確な相関関係を求めることは困難である。しかし同一IP面内ではそれらの間のリニアリティーが保た...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(奨励研究(A))
    研究期間 : 1993年 -1994年 
    代表者 : 豊田 和弘
     
    湖の富栄養化は大きな環境問題であるが、そのバックグランドといえる天然状態での湖の栄養状態(酸化還元状態や生物生産性)と気候変動との関係については研究が皆無である。本研究では構造湖で堆積盆の沈降により数十万年以上も現在と同様な水深を保ち続けていた琵琶湖やバイカル湖のボーリングコア試料をもちいて第四紀の氷河期間氷期の繰り返しと湖の栄養状態にどのような因果関係があるか調べることが目的である。当初は過去の琵琶湖の栄養状態の変化は堆積物の水酸化物相中の鉄マンガン比を測定することで推定できると考えていた。琵琶湖の1400mボーリングコアの最上部の120mの80試料について、還元剤で酸化物相中を抽出した後ICP発光分析法で、試料中の水酸化物相中の鉄マンガン比の値をだし、これまでの研究データと比較した。氷期が降水量の少ない時期に、現在のような間氷期が降水量の多い時期に対応すると考えられる。各種分析データの文献値から、降水量の多い時期は約25mから表層面まで、約65-95m、約130-145mであり、鉄マンガン比の値の値にそれに対応した変化があればと期待したが、値は約10-30とかなり変動するが、あまり対応関係はみられない。鉄やマンガンと似た挙動のヒ素についても放射化分析で分析してこの3元素から栄養状態の変化に対応する地球化学的指標を考察するよう現在分析中である。過去の富栄養化状態のもう一つの...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(国際学術研究)
    研究期間 : 1991年 -1991年 
    代表者 : 豊田 和弘, Christian Sc, Michael Kuzm, Louis Scott, 竹村 恵二, 小椋 和子, 石渡 良志, 日比野 紘一郎, 堀江 正治
     
    我々の組織ではアフリカ巨大構造湖のタンガニカ地溝の延長部に当る南アフリカVerloren地区とバイカル湖の堆積物の予察的研究を集中して行った。南アフリカでは50mのコアを採取しケ-プタウン大学の研究者と合同して成果をまとめつつある。バイカル湖では水深700m地点でロシヤとアメリカとの共同作業により採取された4.61mコアを入手し、日本科学者のみにより各種分析を行い、特に琵琶湖との関連に於て古環境の変遷を追求した。その成果は、IPPCCEニュ-スレタ-に一括して掲載される。やや詳しく述べると、南アフリカの50mコアの花粉分析、年代測定、粒度分析はケ-プタウン大学と共同して分析し、またソ-ルトパン湖の30万年間の花粉分析結果と併せて南北両半球間の第四紀気候変化対比の「いと口」が得られつつある。ただ堆積物の粗いために地磁気変動は今回は捕捉し得なかった。バイカル湖の4.61mのコアで最も顕著なことは、1.5mを境として環境の急変がみられることで、生物相にしても化学組成にしてもこの急変は琵琶湖の例を想起させ、洪積世〜沖積世へ移過する過程である疑いがある。若しそうであればこの付近のバイカル湖の堆積速度は年間0.1〜0.15mmであって、琵琶湖の約1/10とみなされる。全分析結果を得られた後に、琵琶、バイカル両湖成堆積物によるグロ-バル年代学が確立出来る見通しを得られたことは、今後のバイカ...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(国際学術研究)
    研究期間 : 1989年 -1990年 
    代表者 : 床次 正安, 湊 秀雄, HASUI Yocite, HIODO Y.Fran, 豊田 和弘, 相川 信之, 芳賀 信彦, 小澤 徹, 堀内 弘之
     
    本研究の報告は主として平成元〜2年度において行なった実績であるが、実際上は、昭和62、63年度にそれぞれ単年度で行なった調査研究を引継き発展させたものである。研究の中心課題は、ブラジルのカ-ボナタイト・アルカリ複合岩に伴う希土類鉱物や放射性鉱物の生成環境の調査および採集鉱物の記載・組織解明である。これを遂行するため、ブラジルの先カンブリア代ないしそれに準じる古い地塊に沿ってほぼ南北に点在するアルカリ岩、カ-ボナタイトアルカリ複合岩の貫入岩帯の調査と試料の採集、および、花崗岩帯にしばしば見られるベグマタイト地域の調査を、平成元年度と2年度の計4回にわたる派遣により行なった。さらに、研究の国際交流を深めること、研究内容・方法を相互に理解すること、更に、将来計画の議論を目的として、平成元年度と2年度夫々1度の計2度にわたりブラジルの研究者を招聘した。これまでに行なった主な現地調査地点および内容は、ほぼ南から順に(1)サンタカタリ-ナ州カジャチ(Cajati)附近のセメント用石灰岩や燐酸肥料の鉱山(Quimbrasil、Serrana)での新鮮なカ-ボナタイト、ジャクピランガイト、及びそれらの接触変成した岩石の調査、(2)サンパウロ州、ミナスジェライス州の州境のボッソス・デ・カルダス(Pocos de Caldas)でのZrを濃集したカルダサイトとよばれる岩石、フォノライト、チングア...
  • 文部科学省:科学研究費補助金(一般研究(A))
    研究期間 : 1986年 -1989年 
    代表者 : 床次 正安, 山中 高光, 芳賀 信彦, 小澤 徹, 堀内 弘之, 豊田 和弘
     
    高レベル放射性廃棄物は、原子力発電の使用済み核燃料の再処理過程で必然的に発生するもので、その処理処分は、緊急な課題になっている。この問題に関しては従来の研究は工学的な視点を主として遂行されてきたので廃棄物の変化に関する時間的な視点からの検討が不足している感がある。本研究課題では、放射性廃棄物に生じることが予想される微細構造ないし組織を構成する局所の物質を、天然の放射性鉱物の産状の知識を背景に、観察・分析する方法を確立することを目指した。これにより各種元素の移動、濃集、散逸などの傾向を把握するための研究の一部として、原子力利用の際に不可避と考えられていた望ましくない放射への安全対策の指針として役立つことが期待される。本研究課題において遂行した具体的研究内容は(1)微小領域X線回折装置:本研究で受けた補助金の使途は、微小領域X線回折装置の設計および製作である。従来の装置は微小部分にX線を照射し且つその部分を中心に揺動させることにより、疑似的な粉末回折図形を得るものであったが、50μm程度の領域になると回折に寄与する有効体積が減少しまたS/N比の問題もあり効果的ではない。これを単結晶からの回折として取扱うべく装置の改良、ソフトの開発を行なうことにより、10μm程度の領域の単結晶相から結晶学的な情報を得ることが出来るようになった。(2)天然の放射性鉱物の産状の知識を得る為、ブラジルの...
  • レス堆積物及び湖底堆積物コアの無機化学分析と高精度な古環境変動解析、マンガン酸化バクテリアのマンガンイオン酸化反応機構と環境修復、古い活断層の活動履歴の検出法、隠れた火山灰層の検出法

教育活動情報

主要な担当授業

  • 大学院共通授業科目(一般科目):自然科学・応用科学
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 大学院共通科目
    キーワード : ケミカルハザード、毒性学、環境汚染、GIS、保健科学、経済学、工学、農業、地球環境科学
  • 統合環境分析法実習
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 環境科学院
    キーワード : 環境汚染物質、環境分析、影響評価  Environmental Contaminants, Environmental Analyses, Biological Assessment for Environmental Contaminants
  • 環境計量学特論
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 環境科学院
    キーワード : 環境計測、水質汚濁、大気汚染、計量法、環境法、統計学、環境分析法、放射線計測、計量管理 environmental measurement, water pollution, air pollution, dosimetry, metrology, environment law, statistics, environmental analytical methods, measuring control
  • 大学院共通授業科目(教育プログラム):JICA開発大学院連携プログラム環境科学
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 大学院共通科目
    キーワード : 鉱害対策、水質汚濁対策、大気汚染対策、労働環境、廃棄物リサイクル、放射性廃棄物、環境法 Mine pollution control, water pollution control, air pollution control, working environment, waste recycling, radioactive waste, environmental law
  • 環境汚染比較特論
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 環境科学院
    キーワード : 鉱害対策、水質汚濁対策、大気汚染対策、労働環境、廃棄物リサイクル、放射性廃棄物、環境法 Mine pollution control, water pollution control, air pollution control, working environment, waste recycling, radioactive waste, environmental law
  • 国際科学コミュニケーション法特論
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 環境科学院
    キーワード : 科学英語、英文作成、英語での研究発表、英語での議論 Scientific English, writing, presentation, discussion
  • 環境適応学総論
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 環境科学院
    キーワード : 環境適応学、環境と物質、重金属、化学物質のリスクアセスメント、ナノテクノロジーの基礎 Environmental adaptation science, Environment and materials, Heavy metals, Risk assessment of chemicals, Nano-technology for environmental adaptation
  • 環境適応学特論
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 環境科学院
    キーワード : environmental remediation, porous materials, risk assessment, management for chemicals, monitored natural attenuation, and statistical analysis (t-test, χ2-test, and F-test)
  • 環境起学特別講義Ⅲ
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 環境科学院
    キーワード : リモートセンシング、GIS、GPS、地理空間情報、野外調査、無償衛星画像, QGIS Remote sensing, Geographic Information System (GIS), Global Positioning System (GPS), Geospatial Information, Field survey, Free satellite data, QGIS
  • 化学Ⅰ
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 全学教育
    キーワード : 原子の構造、原子軌道、化学結合、混成軌道、物質の三態、電解質溶液

大学運営

委員歴

  • 2004年 - 2006年   中性子利用分析専門委員会   委員   中性子利用分析専門委員会
  • 2002年   日本分析化学会北海道支部   幹事   日本分析化学会北海道支部
  • 日本鉱物学会   編集委員   日本鉱物学会
  • 鉱物学会   若手の会事務局(1996-1998)   鉱物学会
  • 日本分析化学会   北海道支部庶務幹事(2006)   日本分析化学会


Copyright © MEDIA FUSION Co.,Ltd. All rights reserved.