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{{DISPLAYTITLE:''δ''<sup>18</sup>O}}
'''''δ''<sup>18</sup>O'''とは、[[酸素]]の[[安定同位体]]である[[酸素18|<sup>18</sup>O]]と[[酸素16|<sup>16</sup>O]]の{{仮リンク|安定同位体比|en|Stable isotope ratio|label=存在比}}を表す量。[[地球化学]]、[[古気候学]]、{{仮リンク|古海洋学|en|Paleoceanography}}の分野において、[[降水]]温度の尺度としてや、地下水と鉱物の相互作用について調べるため、あるいは[[メタン生成経路|メタン生成]]のように{{仮リンク|同位体分別|en|Isotope fractionation}}作用がある過程の指標として用いられる。[[地質時代]]を扱う科学の諸分野では、[[サンゴ]]や[[有孔虫]]、[[氷床コア]]から得られる酸素同位体比データが温度の{{仮リンク|代替指標|en|Proxy (climate)}}とされる。酸素同位体の間の{{仮リンク|同位体分別|en|Isotope fractionation|label=分別}}は、{{仮リンク|速度論的同位体分別|en|Kinetic fractionation|label=速度論的}}、{{仮リンク|平衡論的同位体分別|en|Equilibrium fractionation|label=平衡論的}}、もしくは{{仮リンク|質量非依存同位体分別|en|Mass-independent fractionation|label=質量非依存}}な分別過程によって生じる。 

''δ''<sup>18</sup>Oは[[パーミル]]（‰）単位で以下のように定義される。 

: <math chem="">\delta \ce{^{18}O} = \left( \frac{\left( \frac\ce{^{18}O}\ce{^{16}O} \right)_\mathrm{sample}}{\left( \frac\ce{^{18}O}\ce{^{16}O} \right)_\mathrm{standard}} - 1 \right) \times 1000</math> &#x2030;

ここで標準の同位体組成 {{Math|(<sup>18</sup>O/<sup>16</sup>O)<sub>standard</sub>}} は既知とする（[[ウィーン標準平均海水]]など）<ref name="usgs_isotope_tracers">{{Cite web|url=http://wwwrcamnl.wr.usgs.gov/isoig/res/funda.html|title=USGS -- Isotope Tracers -- Resources -- Isotope Geochemistry|accessdate=2009-01-18}}</ref>。  

== メカニズム ==
[[ファイル:Benthic_foraminifera.jpg|右|サムネイル|200x200ピクセル|有孔虫試料。 ]]
有孔虫の殻は[[炭酸カルシウム]]（CaCO<sub>3</sub>）からなり、多くの地質環境で見られる。殻が形成されたときの周囲水温を間接的に求めるために用いられるのが<sup>18</sup>Oと<sup>16</sup>Oの比である。この比は周囲水の温度や塩分濃度のほか、[[氷床]]に閉じ込められた水の量のような要因によってわずかに変化する。 

''δ''<sup>18</sup>Oには局所的な蒸発と淡水流入の効果も反映されている。海水からの蒸発では軽同位体<sup>16</sup>Oを含む水分子が優先されるため、雨水は<sup>16</sup>Oが豊富となる。同様に水蒸気が凝結するときには重同位体<sup>18</sup>Oを含む水分子が優先される傾向がある。したがって、蒸発の盛んな[[熱帯]]や[[亜熱帯]]の海洋表層では<sup>18</sup>Oの比率が相対的に高く、降水の多い中緯度では低くなる。大気中の<sup>18</sup>O量は熱帯から極にかけて徐々に減少していく。[[カナダ]]の[[雪]]に含まれる<sup>18</sup>Oは[[フロリダ州|フロリダ]]の雨と比べてはるかに少ない。同じように、重い<sup>18</sup>Oは氷床の辺縁で先に降下するため、氷床の中心に降る雪は辺縁より<sup>18</sup>Oのシグネチャが弱い。 

以上のような理由で、地球全体の蒸発・降水パターンを変質させるような気候変動があると''δ''<sup>18</sup>Oのバックグラウンド値も影響を受ける。

== 温度の指標として ==
エプスタインら（1953年）は、塩分濃度や氷床体積の効果を無視し、温度変動のみが指標に寄与するという単純化に基づいて、0.22‰の''δ''<sup>18</sup>O上昇が1&nbsp;°Cの温度低下に相当すると見積もった<ref>{{Cite journal|last=Epstein|first=S.|last2=Buchsbaum|first2=R.|last3=Lowenstam|first3=H.|last4=Urey|first4=H.|year=1953|title=Revised carbonate-water isotopic temperature scale|url=|journal=Geol. Soc. Am. Bull.|volume=64|issue=|pages=1315–1325|doi=10.1130/0016-7606(1953)64[1315:rcits]2.0.co;2}}</ref>。正確には、エプスタインらが与えたのは以下のような二次の外挿式である。 

: <math>T = 16.5 - 4.3\mathrm{\delta} + 0.14  \mathrm{\delta^2}</math>

ここで {{Mvar|T}} は[[°C]]単位で表した温度、''&#x3B4;'' は炭酸カルシウム試料の''δ''<sup>18</sup>Oである（温度範囲9~29 °Cでの[[最小二乗法]]フィットによる。[[標準偏差]]0.6 °C）。

== 古気候学 ==
[[ファイル:Five_Myr_Climate_Change.png|右|サムネイル|350x350ピクセル| リシェツキとレイモによって復元された気候記録（2005年）。]]
[[氷床コア]]の''δ''<sup>18</sup>Oを用いると氷床形成時の温度を知ることができる。 

{{仮リンク|ロレイン・リシェツキ|en|Lorraine Lisiecki|label=リシェツキ}}と{{仮リンク|モーリーン・レイモ|en|Maureen Raymo|label=レイモ}}（2005年）は、世界各地57か所の深海堆積物コアから得られた底生有孔虫の''δ''<sup>18</sup>Oデータを地球全体の氷床質量の代替指標とすることにより過去500万年の気候を復元した<ref>{{Cite journal|last=Lisiecki|first=L. E.|author-link=Lorraine Lisiecki|last2=Raymo|first2=M. E.|date=January 2005|title=A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ<sup>18</sup>O records|url=http://lorraine-lisiecki.com/LisieckiRaymo2005.pdf|journal=Paleoceanography|volume=20|pages=PA1003|format=PDF|bibcode=2005PalOc..20.1003L|doi=10.1029/2004PA001071}}<br /><br />{{Cite journal|last=Lisiecki|first=L. E.|last2=Raymo|first2=M. E.|date=May 2005|title=Correction to "A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ<sup>18</sup>O records"|journal=Paleoceanography|volume=20|issue=2|pages=PA2007|bibcode=2005PalOc..20.2007L|doi=10.1029/2005PA001164}}<br /><br />data: {{Doi|10.1594/PANGAEA.704257}}.</ref>。 

リシェツキらは氷床量が[[日射量]]の軌道変動（[[ミランコビッチ・サイクル]]）から{{仮リンク|軌道強制|en|Orbital forcing|label=強制力}}を受けているという仮説に基づいて、57コアの記録を重ね合わせたスタックに{{仮リンク|軌道チューニング|en|Orbital tuning}}を施した。結果として得られた同位体比の変動は、[[ボストーク基地]]で得られた過去42万年にわたる既知の温度記録<ref>{{Cite journal|author=J. R. Petit et al.|year=1999|title=Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica|journal=Nature|volume=399|pages=429-436|doi=10.1038/20859}}</ref>と似た形をしていた。''δ''<sup>18</sup>Oの記録を右図右軸に示す。左軸はボストーク温度記録とのフィッティングによって''δ''<sup>18</sup>Oを温度に換算したものである<!--図の説明はWikimedia Commonsの記述にもとづく-->。

== 脚注 ==
{{Reflist}}

== 参考文献 ==
* {{Cite book|last=Clark, I.D.|last2=Fritz, P|name-list-style=amp|year=1997|title=Environmental Isotopes in Hydrogeology|publisher=[[CRC Press]]|isbn=1-56670-249-6}}
* {{Cite journal|last=Schmidt, G.A.|year=1999|title=Forward Modeling of Carbonate Proxy Data from Planktonic Foraminifera Using Oxygen Isotope Tracers in a Global Ocean Model|url=http://www.agu.org/pubs/crossref/1999/1999PA900025.shtml|journal=[[Paleoceanography (journal)|Paleoceanography]]|volume=14|issue=4|pages=482–497|bibcode=1999PalOc..14..482S|doi=10.1029/1999PA900025}}

== 関連項目 ==
* [[ドール効果]] 
* {{仮リンク|Δ13C|en|Δ13C}} 
* {{仮リンク|Δ15N|en|Δ15N}} 
* {{仮リンク|Δ34S|en|Δ34S}} 
* {{仮リンク|同位体シグネチャ|en|Isotopic signature}} 
* {{仮リンク|同位体分析|en|Isotope analysis}} 
* {{仮リンク|同位体地球化学|en|Isotope geochemistry}} 
{{デフォルトソート:てるたしゆうはちおお}}
[[Category:地球化学]]