Studies on the multi-phase methane hydrate formation and its mechanisms at the ancient sediment/stratum in Lake Baikal, Russia

• Project/Area Number: 16H05760
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 海外学術
• Research Field: Energy engineering
• Research Institution: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: Minami Hirotsugu 北見工業大学, 工学部, 教授 (40241426)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥15,860,000 (Direct Cost: ¥12,200,000、Indirect Cost: ¥3,660,000); Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2017: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: バイカル湖 / メタンハイドレート / 最古堆積物域 / 同位体分析 / 化学分析 / 国際共同研究 / 化学・物理分析 / 国際研究者交流 / 多様性と生成環境 / 化学分析と生成機構 / 最古堆積物存在域 / 化学・物理解析 / 最古堆積物 / 南湖盆 / 多様性 / 生成機構 / 水解析

Outline of Final Research Achievements

International collaborative research-field investigations were conducted at Lake Baikal, Russia, using research vessels to study subsurface methane hydrate formation at the ancient lacustrine sediment/stratum. Multibeam echosounder surveys and sub-bottom profiler surveys were conducted to prepare high-resolution bathymetric map at the study areas. Sediment core sampling operations were carried out at a mound/mud volcano-like bottom area.
Sub-surface methane hydrates containing not only microbial-methane but also thermogenic-methane were first retrieved off southern coast of the south basin. Hydrogen and oxygen isotopic anomalies observed in the sediment pore waters from the studied area suggests clay mineral dehydration at the depth.
All results obtained during this study suggest potential relationship between multiphase methane hydrate formation and the ancient sediment/stratum under the studied area.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

世界で唯一メタンハイドレート（MH）の存在が確認されている淡水湖であるバイカル湖において、最古堆積物域に発現するMHの多様性と生成機構の解明を目的に、日本-ロシア-ベルギーの国際共同研究を実施した。
湖底表層MH生成には湖底下の堆積物中でメタンが発生し湖底表層に輸送されることが必要であり、そのメタンは主として堆積物中の有機物が微生物か熱により分解されて発生する。従ってMH サイトの分布は湖底下の堆積物分布にコントロールされていると考えられるが不明な点が多い。
本研究ではバイカル湖南湖盆南岸沖で総合調査を行った結果、湖底表層MHの多様性と生成機構には最古堆積物が関係していることを明らかにした。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ロシア科学アカデミーシベリア支部陸水学研究所/サンクトペテルブルク大学/ロシア科学アカデミーシベリア支部無機化学研究所(ロシア連邦)
• [Int'l Joint Research] ゲント大学(ベルギー)
• [Int'l Joint Research] ロシア科学アカデミーシベリア支部陸水学研究所/サンクトペテルブルク大学/ロシア科学アカデミーシベリア支部無機化学研究所(ロシア連邦)
• [Int'l Joint Research] ゲント大学(ベルギー)
• [Int'l Joint Research] ロシア科学アカデミーシベリア支部陸水学研究所/サンクトペテルブルク大学/イルクーツク工科大学(ロシア連邦)
• [Int'l Joint Research] ゲント大学(ベルギー)
• [Int'l Joint Research] ロシア科学アカデミーシベリア支所陸水学研究所/サンクトペテルブルク大学(ロシア連邦)
• [Int'l Joint Research] ゲント大学レナード海洋地質学研究所(ベルギー)
• [Journal Article] Shallow-rooted mud volcanism in Lake Baikal (2019)
  • Author(s): Khlystov, O.M., J. Poort, A. Mazzini, G.G. Akhmanov, H. Minami, A. Hachikubo, A.V. Khabuev, A.V. Kazakov, M. De Batist, L. Naudts, A.G. Chensky and S.S. Vorobeva
  • Journal Title: Marine and Petroleum Geology Volume: 102 Pages: 580-589
  • DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2019.01.005
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The lake floor morphology of the Southern Baikal rift basin as a result of holocene and Late Pleistocene seismogenic and gravitational processes (2019)
  • Author(s): Kononov, E.E., O.M. Khlystov, A.V. Kazakov, A.V. Khabuev, M. De Batist, L. Naudts and H. Minami
  • Journal Title: Quaternary International Volume: 524 Pages: 115-121
  • DOI: 10.1016/j.quaint.2019.01.038
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Structural studies of Lake Baikal natural gas hydrates (2019)
  • Author(s): Manakov A.Y., O.M. Khlystov, A. Hachikubo, H. Minami, S. Yamashita, A. Khabuev, A.G. Ogienko, A.V. Ildyakov, G.V. Kalmychkov and T.V. Rodionova
  • Journal Title: Journal of Structural Chemistry Volume: 60 Issue: 9 Pages: 1437-1455
  • DOI: 10.1134/s0022476619090087
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hydrogen and oxygen isotopic anomalies in pore waters suggesting clay mineral dehydration at gas hydrate-bearing Kedr mud volcano, southern Lake Baikal, Russia (2018)
  • Author(s): Minami Hirotsugu、Hachikubo Akihiro、Yamashita Satoshi、Sakagami Hirotoshi、Kasashima Ryo、Konishi Masaaki、Shoji Hitoshi、Takahashi Nobuo、Pogodaeva Tatyana、Krylov Alexey、Khabuev Andrey、Kazakov Andrey、De Batist Marc、Naudts Lieven、Chensky Alexandr、Gubin Nikita、Khlystov Oleg
  • Journal Title: Geo-Marine Letters Volume: 38 Issue: 5 Pages: 403-415
  • DOI: 10.1007/s00367-018-0542-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Gas hydates in Lake Baikal (2018)
  • Author(s): Khlystov O.M., A.V. Khabuev, H. Minami, A. Hachikubo, A.A. Krylov
  • Journal Title: Limnology and Freshwater Biology Volume: 1 Issue: 1 Pages: 66-70
  • DOI: 10.31951/2658-3518-2018-a-1-66
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hydrocarbon molecular markers in bottom sediments of focused fluid discharge zones of Lake Baikal (2018)
  • Author(s): Morgunova, I.P., P.B. Semenov, A.A. Krylov, A.V. Kursheva, I.V. Litvinenko, S.A. Malyshev, H. Minami, A. Hachikubo, T. I. Zemskaya, O. M. Khlystov
  • Journal Title: Neftegazovaya Geologiya. Teoriya I Praktika (in Russian) Volume: 13 Issue: 4
  • DOI: 10.17353/2070-5379/40_2018
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Authigenic rhodochrosite from a gas hydrate-bearing structure in Lake Baikal (2018)
  • Author(s): Krylov, A.A., A. Hachikubo, H. Minami, T.V. Pogodaeva, T.I. Zemskaya, M.G. Krzhizhanovskaya, J. Poort, O. M. Khlystov
  • Journal Title: International Journal of Earth Sciences Volume: 107 Issue: 6 Pages: 2011-2022
  • DOI: 10.1007/s00531-018-1584-z
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] New Evidence on the Relief of the Southern Underwater Slope in the South Baikal Basin (2018)
  • Author(s): Khlystov, O.M., E.E. Kononov, H. Minami, A.V. Kazakov, A.V. Khabuev, N.A. Gubin, A.G. Chenskii
  • Journal Title: Geography and Natural Resources Volume: 39 Issue: 1 Pages: 33-38
  • DOI: 10.1134/s1875372818010055
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 道東沖オホーツク海海底地盤における重力式コーン貫入試験 (2018)
  • Author(s): 渋谷義顕，山下聡，八久保晶弘，小西正朗，坂上寛敏，南尚嗣，仁科健二，内田康人
  • Journal Title: 土木学会論文集B3（海洋開発） Volume: 74
  • NAID: 40022472043
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TOPOGRAPHY AND GENESIS OF THE MURINSKAYA BANKA UNDERWATER UPLAND (SOUTHERN BAIKAL) (2016)
  • Author(s): O.M. Khlystov, E.E. Kononov, H. Minami, A.V. Kazakov, A.V. Khabuev, N.A. Gubin, D.A. Chenskii, A.G. Chenskii, and A.N. Suturin
  • Journal Title: Geography and Natural Resource Volume: 5 Issue: 5 Pages: 109-116
  • DOI: 10.21782/gipr0206-1619-2016-5(109-116)
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] バイカル湖ガスハイドレート包接ガスの起源 (2019)
  • Author(s): 松田 純平、菊池 優樹、八久保 晶弘、O. Khlystov、G. Kalmychkov、M. De Batist、坂上 寛敏、南 尚嗣、山下 聡
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] Crystallization of siderites extremely enriched with δ13C isotope: Lake Baikal, Eastern Siberia (2018)
  • Author(s): Krylov, A., A. Hachikubo, H. Minami, J. Poort, M. Krzhizhanovskaya, A. Khabuev, E. Logvina, O. Khlystov
  • Organizer: 14th International Conference on Gas in Marine Sediments
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A special type of mud volcanism in Lake Baikal (2018)
  • Author(s): Mazzini, A., O. Khlystov, J. Poort, G. Akhmanov, H. Minami, A. Hachikubo, M. De Batist
  • Organizer: European Geosciences Union General Assembly 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 海底・湖底におけるメタン生成環境の比較 ―オホーツク海、日本海およびバイカル湖の例― (2018)
  • Author(s): 菊池 優樹、八久保 晶弘、O. Khlystov、G. Kalmychkov、M. De Batist、Y. K. Jin、A. Obzhirov、坂上 寛敏、南 尚嗣、山下 聡
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] バイカル湖南湖盆Kedr泥火山の天然ガスハイドレートのエタン濃縮過程 (2018)
  • Author(s): 八久保 晶弘、柿崎 圭人、奥田 駿、O. Khlystov、G. Kalmychkov、A. Manakov、M. De Batist、坂上 寛敏、南 尚嗣、山下 聡
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] バイカル湖ケダー泥火山ガスハイドレート含有堆積物コア間隙水の水素および酸素同位体組成の異常 (2018)
  • Author(s): 南 尚嗣、八久保 晶弘、山下 聡, 、坂上 寛敏、笠島 陵、小西 正朗、庄子 仁、高橋 信夫、O. Khlystov、T. Pogodaeva、M. De Batist、L. Naudts
  • Organizer: 化学系学協会北海道支部2018年冬季研究発表会
• [Presentation] バイカル湖南湖盆Kedr泥火山の天然ガスハイドレートのエタン濃縮過程 (2018)
  • Author(s): 八久保 晶弘, 柿崎 圭人, 奥田 駿, O. Khlystov, G. Kalmychkov, A. Manakov, M. De Batist, 坂上 寛敏, 南 尚嗣, 山下 聡
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] 海底・湖底におけるメタン生成環境の比較 ―オホーツク海、日本海およびバイカル湖の例― (2018)
  • Author(s): 菊池 優樹, 八久保 晶弘, O. Khlystov, G. Kalmychkov, M. De Batist, Y. K. Jin, A. Obzhirov, 坂上 寛敏, 南 尚嗣, 山下 聡
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] バイカル湖南湖盆ケダー泥火山ガスハイドレート含有堆積物コア間隙水の特徴 (2017)
  • Author(s): 笠島陵、古水晴、小林聖哉、八久保晶弘、坂上寛敏、南尚嗣、山下聡、高橋信夫、庄子仁、Tatyana Pogodaeva、Oleg Khlystov、Lieven Naudts、Marc De Batist
  • Organizer: 化学系学協会北海道支部2017年冬季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2017-01-17
• [Presentation] バイカル湖南湖盆に産する天然ガスハイドレートの特徴について (2017)
  • Author(s): 八久保晶弘、柿崎圭人、松田純平、菊池優樹、坂上寛敏、南 尚嗣、山下 聡、Oleg Khlystov、Gennadiy Kalmychkov、Marc De Batist
  • Organizer: 第9回メタンハイドレート総合シンポジウム
• [Presentation] 天然ガスハイドレート生成時のメタン炭素安定同位体分別 ―バイカル湖南湖盆のハイドレート含有湖底堆積物の例― (2017)
  • Author(s): 八久保晶弘，谷本純香，山﨑亮，北桃生, Oleg Khlystov, Gennadiy Kalmychkov, Marc De Batist, 坂上寛敏，南尚嗣，山下聡
  • Organizer: 日本雪氷学会北海道支部研究発表会
• [Presentation] バイカル湖南湖盆の湖底表層型ガスハイドレートの多様性 (2017)
  • Author(s): 八久保 晶弘、山﨑 亮、北 桃生、竹谷 敏、Klhystov Oleg、Kalmychkov Gennadiy、Manakov Andrej、De Batist Marc、坂上 寛敏、南 尚嗣、山下 聡
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合-アメリカ地球物理学連合2017年合同大会
• [Presentation] バイカル湖南湖盆Kedrovayaにおけるメタン・エタン混合ガスハイドレートの生成過程 (2016)
  • Author(s): 八久保 晶弘, 太田 有香, 竹谷 敏, O. Khlystov, G. Kalmychkov, A. Manakov, M. De Batist, 坂上 寛敏, 南 尚嗣, 山下 聡, 髙橋 信夫, 庄子 仁
  • Organizer: 日本雪氷学会雪氷研究大会2016
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2016-09-28
• [Presentation] Chemical in and outflow at the Krasny Yar methane seep in Lake Baikal (2016)
  • Author(s): T.V. Pogodaeva, J. Poort, A.V. Khabuev, H. Minami, G. Aloisi, O.M. Khlystov
  • Organizer: 13th International Conference on Gas in Marine Sediments
  • Place of Presentation: Tromso (Norway)
  • Year and Date: 2016-09-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Double structure gas hydrates discovered at the southern basin of Lake Baikal (2016)
  • Author(s): Akihiro Hachikubo, Yuka Oota, Masaaki Konishi, Hirotoshi Sakagami, Hirotsugu Minami, Satoshi Yamashita, Nobuo Takahashi, Hitoshi Shoji, Oleg Khlystov, Andrej Manakov, Gennadiy Kalmychkov and Marc De Batist
  • Organizer: 13th International Conference on Gas in Marine Sediments
  • Place of Presentation: Tromso (Norway)
  • Year and Date: 2016-09-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Authigenic carbonates in the Gas Hydrates-bearing structures of the Lake Baikal (2016)
  • Author(s): Krylov A.A., Khlystov O.M., Minami H., Hachikubo A., Sakagami H., Zemskaya T.I., Pogodaeva T.V., Logvina E.A., Kuznetsov A.B., Kalmychkov G.V., Ermakova, L.A.
  • Organizer: 13th International Conference on Gas in Marine Sediments
  • Place of Presentation: Tromso (Norway)
  • Year and Date: 2016-09-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Distribution pattern of hydrate-bearing structures in Lake Baikal (2016)
  • Author(s): Khlystov O., Khabuev A., Minami H., Hachikubo A.
  • Organizer: 13th International Conference on Gas in Marine Sediments
  • Place of Presentation: Tromso (Norway)
  • Year and Date: 2016-09-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Gas source and formation depth of mud volcanoes in Lake Baikal (2016)
  • Author(s): Khlystov O.M., Minami H., Hachikubo A., Khabuev A.V., Vorobeva S.S., Poort J., Akhmanov G.G.
  • Organizer: 13th International Conference on Gas in Marine Sediments
  • Place of Presentation: Tromso (Norway)
  • Year and Date: 2016-09-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fluid migrations at different scales in gas hydrate-rich seeps and mud volcanoes of Lake Baikal (2016)
  • Author(s): Poort Jeffrey, Khlystov Oleg, Pogodaeva Tatyana, Akhmanov Grigorii, Minami H., Davletshina Dinara, Khabuev Andrey, Aloisi Giovanni, Hachikubo A.
  • Organizer: 13th International Conference on Gas in Marine Sediments
  • Place of Presentation: Tromso (Norway)
  • Year and Date: 2016-09-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] バイカル湖南湖盆南岸沖湖底表層ガスハイドレート含有堆積物コア間隙水の化学分析 (2016)
  • Author(s): 笠島陵、押切望、八久保晶弘、坂上寛敏、南尚嗣、山下聡、髙橋信夫、庄子仁、Tatyana Pogodaeva、Oleg Khlystov、Lieven Naudts、Marc De Batist
  • Organizer: 日本分析化学会 第65年会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] バイカル湖中央湖盆表層堆積物コア間隙水のイオン濃度の比較 (2016)
  • Author(s): 古水晴、笠島陵、押切望、八久保晶弘、坂上寛敏、南尚嗣、山下聡、髙橋信夫、庄子仁、Tatyana Pogodaeva、Oleg Khlystov、Lieven Naudts、Marc De Batist
  • Organizer: 日本分析化学会 第65年会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] 化学で観る海底・湖底メタンハイドレート -北見工業大学の挑戦- (2016)
  • Author(s): 南 尚嗣
  • Organizer: 日本分析化学会 第65年会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-09-14
  • Invited
• [Presentation] バイカル湖天然ガスハイドレートの水和数の圧力依存性 (2016)
  • Author(s): 太田 有香、八久保 晶弘、Khlystov Oleg、Kalmychkov Gennadiy、De Batist Marc、坂上 寛敏、南 尚嗣、山下 聡、髙橋 信夫、庄子 仁
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-22
• [Presentation] バイカル湖南湖盆の結晶構造II 型天然ガスハイドレート (2016)
  • Author(s): 八久保晶弘、太田有香、森下裕士、Oleg Khlystov、Gennadiy Kalmychkov、Marc De Batist、坂上寛敏、南尚嗣、山下聡、髙橋信夫、庄子仁
  • Organizer: 2016 年度日本雪氷学会北海道支部研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-05-13
• [Book] Operation Report of Multi-phase Gas Hydrate Project III 2019 (MHP III-19), R/V G.U. Vereschagin Cruise, VER-19-03 (2020)
  • Author(s): Minami, H., O. Khlystov, M. De Batist and A.P. Fedotov
  • Total Pages: 196
  • Publisher: Environmental and Energy Resources Research Center, Kitami Institute of Technology
• [Book] Operation Report of Multi-phase Gas Hydrate Project III 2018 (MHP III-18), R/V G.U. Vereschagin Cruise, VER-18-03 (2019)
  • Author(s): Minami, H., H. Shoji, O. Khlystov, M. De Batist, N. Takahashi and A.P. Fedotov
  • Total Pages: 189
  • Publisher: Environmental and Energy Resources Research Center, Kitami Institute of Technology, Kitami
• [Book] Operation Report of Multi-phase Gas Hydrate Project III 2016 (MHP III-16), R/V G.U. Vereschagin Cruise, VER-16-03 (2017)
  • Author(s): H. Minami, H. Shoji, O. Khlystov, M. De Batist, N. Takahashi and A.P. Fedotov
  • Total Pages: 143
  • Publisher: Environmental and Energy Resources Research Center, Kitami Institute of Technology, Kitami