化学層序と堆積年代に基づく超高濃度レアアース泥の生成機構および分布の解明

• Project/Area Number: 19J14560
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 見邨 和英 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 海底鉱物資源 / レアアース泥 / 堆積年代決定 / イクチオリス層序 / 古環境 / 地球科学 / 海底資源 / 化石層序 / イクチオリス / 機械学習

Outline of Research at the Start

本研究は，画期的なレアアース資源として注目を集める深海堆積物「レアアース泥」の分布を解明するために，レアアース泥が「いつ，どこで，どのように」形成されたのかを明らかにすることを目的とする．
そのためにまず，太平洋の広域から採取された深海堆積物試料について，化学組成分析と高精度な堆積年代決定を行う．これによって過去に高品位なレアアース泥が堆積した海域を復元するとともに，当時の地球・海洋環境と照らし合わせることで，レアアース泥の成因を解明する．さらに，得られた情報を統合し，現在の太平洋において高品位のレアアース泥が海底面付近に存在すると考えられる海域を明らかにする．

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，新規レアアース資源として注目される深海堆積物「レアアース泥」が，「いつ・どこで・なぜ」生成したのかを解明するとともに，重点的に探査すべき海域を明らかにすることを目的とする．
今年度はまず，研究対象10サイトのうち，堆積年代情報が存在しない5サイトについて，魚類の歯の微化石「イクチオリス」の層序に基づいて堆積年代を制約した．さらに，イクチオリスによる年代情報と，全岩コバルト濃度から推定される堆積速度の情報を組み合わせ，モンテカルロシミュレーションを用いて堆積年代および堆積速度の範囲を絞り込む手法を開発した．
次に，上記手法を研究対象全てのサイトに適用して得られた堆積年代および堆積速度の情報を，全岩化学組成の情報と組み合わせ，太平洋の各海域において，どのような成分が各時代にどの程度供給されていたかを定量的に評価した．その結果，(1) 全サイトで共通した傾向として，生物源リン酸カルシウム（BCP）の供給フラックスが新生代（6,600万年前から現在まで）を通じて緩やかな減少傾向にあること，(2) 大陸起源成分の供給フラックスは新生代の中新世（約2,000万年前）以降で急激に増加したこと，の2つが明らかになった．さらに，(3) 上記の時代規制の傾向とは別に，BCPの供給フラックスが短期間で急激に高まるという現象が，北太平洋の一定の海域で生じていたことも明らかにした．
最後に，上記の結果とBCPがレアアース泥におけるレアアースの主要なホスト鉱物であり，大陸起源成分はレアアースを希釈する主要な成分であることを踏まえて，現在の海底においてレアアースの濃集層が海底面下浅部に存在している海域を推定し，今後重点的に探査を行うべき海域を示した．
この成果は，レアアース泥開発実現に向けた大きな進展であるとともに，今後様々な地球科学的研究にも応用可能である．

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Stratigraphic Variations of Fe-Mn Micronodules and Implications for the Formation of Extremely REY-Rich Mud in the Western North Pacific Ocean (2021)
  • Author(s): Yasukawa Kazutaka、Kino Satoshi、Ohta Junichiro、Azami Keishiro、Tanaka Erika、Mimura Kazuhide、Fujinaga Koichiro、Nakamura Kentaro、Kato Yasuhiro
  • Journal Title: Minerals Volume: 11 Issue: 3 Pages: 270-270
  • DOI: 10.3390/min11030270
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fish proliferation and rare-earth deposition by topographically induced upwelling at the late Eocene cooling event (2020)
  • Author(s): Ohta Junichiro、Yasukawa Kazutaka、Nozaki Tatsuo、Takaya Yutaro、Mimura Kazuhide、Fujinaga Koichiro、Nakamura Kentaro、Usui Yoichi、Kimura Jun-Ichi、Chang Qing、Kato Yasuhiro
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 10 Issue: 1 Pages: 9896-9896
  • DOI: 10.1038/s41598-020-66835-8
  • NAID: 120006996922
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chemostratigraphic Correlations of Deep-Sea Sediments in the Western North Pacific Ocean: A New Constraint on the Distribution of Mud Highly Enriched in Rare-Earth Elements (2020)
  • Author(s): Tanaka Erika、Nakamura Kentaro、Yasukawa Kazutaka、Mimura Kazuhide、Fujinaga Koichiro、Ohta Junichiro、Iijima Koichi、Nozaki Tatsuo、Machida Shiki、Kato Yasuhiro
  • Journal Title: Minerals Volume: 10 Issue: 6 Pages: 575-575
  • DOI: 10.3390/min10060575
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Geochemical features of Fe-Mn micronodules in deep-sea sediments of the western North Pacific Ocean: Potential for co-product metal extraction from REY-rich mud (2020)
  • Author(s): Yasukawa Kazutaka、Kino Satoshi、Azami Keishiro、Tanaka Erika、Mimura Kazuhide、Ohta Junichiro、Fujinaga Koichiro、Nakamura Kentaro、Kato Yasuhiro
  • Journal Title: Ore Geology Reviews Volume: 127 Pages: 103805-103805
  • DOI: 10.1016/j.oregeorev.2020.103805
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chemostratigraphy of deep-sea sediments in the western North Pacific Ocean: Implications for genesis of mud highly enriched in rare-earth elements and yttrium (2020)
  • Author(s): Tanaka Erika、Nakamura Kentaro、Yasukawa Kazutaka、Mimura Kazuhide、Fujinaga Koichiro、Iijima Koichi、Nozaki Tatsuo、Kato Yasuhiro
  • Journal Title: Ore Geology Reviews Volume: 119 Pages: 103392-103392
  • DOI: 10.1016/j.oregeorev.2020.103392
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Significant impacts of pelagic clay on average chemical composition of subducting sediments: New insights from discovery of extremely rare-earth elements and yttrium-rich mud at Ocean Drilling Program Site 1149 in the western North Pacific Ocean (2019)
  • Author(s): Mimura Kazuhide、Nakamura Kentaro、Yasukawa Kazutaka、Machida Shiki、Ohta Junichiro、Fujinaga Koichiro、Kato Yasuhiro
  • Journal Title: Journal of Asian Earth Sciences Volume: 186 Pages: 104059-104059
  • DOI: 10.1016/j.jseaes.2019.104059
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Fish debris and rare-earth deposition event in the latest Eocene revealed by osmium isotope stratigraphy. (2020)
  • Author(s): Ohta, J., Yasukawa, K., Nozaki, T., Takaya, Y., Mimura, K., Fujinaga, K., Nakamura, K., Usui, Y., Kimura, J.-I., Chang, Q., Kato, Y.
  • Organizer: Goldschmidt 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 遠洋性粘土の年代決定に向けた魚類の歯化石 (イクチオリス) の効率的な収集・観察方法の開発 (2020)
  • Author(s): 見邨和英・三鍋秀悟・大田隼一郎・中村謙太郎・安川和孝・藤永公一郎・高尾和宏・加藤泰浩
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [Presentation] レアアース泥の年代決定に向けたイクチオリス層序の検討 (2019)
  • Author(s): 見邨和英，三鍋秀悟，中村謙太郎，安川和孝，大田隼一郎，藤永公一郎，町田嗣樹，加藤泰浩
  • Organizer: 日本地質学会第126年学術大会
• [Presentation] DSDP/ODPの遠洋性粘土コアに記録された北太平洋における新生代の環境変動 (2019)
  • Author(s): 見邨和英，山本克志，中村謙太郎，安川和孝，大田隼一郎，藤永公一郎，町田嗣樹，臼井洋一，加藤泰浩
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Origin of REY-rich mud in the North Pacific Ocean constrained from bulk geochemistry and depositional age. (2019)
  • Author(s): Mimura, K., Yamamoto, K., Nakamura, K., Yasukawa, K., Ohta, J., Fujinaga, K., Machida, S., Usui, Y. and Kato, Y.
  • Organizer: Goldschmidt 2019
• [Remarks] Note
  • URL: https://note.com/mim_2020