地球化学：地球のウラン同位体循環

地球表面の状態の変化は、表面よりはるかに大きくて重い地球内部の組成に著しい影響をもたらし得る。ウランの全球分布は、その注目すべき実例である。地球史の初期には、大陸地殻にウランが豊富にあった。しかし、約24億年前に大気中の酸素濃度が最初に上昇した後、酸化ウランが水中で移動しやすいために大量に海洋へ移動し、最終的に沈み込みによってマントルへ戻った。本論文では、こうした全球ウラン循環の同位体的特徴を調べている。我々は、酸素を含む海洋底における変質過程の結果、沈み込むウランの流れの同位体組成は他とは異なっていて、²³⁸U/²³⁵U比が高いことを示す。さらに、大洋中央海嶺玄武岩（MORB）の²³⁸U/²³⁵U比は、地球全体と比べて高いことも見いだしており、これは上部マントルがこうした再循環したウランによって広範に汚染されていることを裏付けている。多くの海洋島玄武岩（OIB）が再循環した成分を含んでいることは立証されているが、そのウラン同位体組成は地球全体の組成と異なっていない。沈み込んだウランは、約6億年前の完全な海洋酸性化以前にはおそらく同位体的に分別されていなかったので、こうした観測結果はOIBの生成源の年代がさらに古いことを示している。OIB中のウランの元素系統と同位体系統はこれまでのOIB鉛モデル年代と著しく一致しており、こうしたマントル貯蔵庫が24億～18億年前に形成されたことを示している。対照的に、MORBのウラン同位体組成を説明するには、上部マントル全体にわたって再循環したウランが、過去6億年以内に対流によって攪拌されたと考えなくてはならない。

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