Growth and decay of gas chimney from the occurrence and geochemical characteristics of gas hydrates and methane-derived authigenic carbonates
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20K04088
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17030:Human geosciences-related
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
松本 良 明治大学, 研究・知財戦略機構(生田), 研究推進員(客員研究員) (40011762)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
登尾 浩助 明治大学, 農学部, 専任教授 (60311544)
深澤 倫子 明治大学, 理工学部, 専任教授 (40409496)
戸丸 仁 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (80588244)
大井 剛志 明治大学, 研究・知財戦略機構(生田), 研究推進員(客員研究員) (40726486)
蛭田 明宏 明治大学, 研究・知財戦略機構(生田), 研究推進員(客員研究員) (90726465)
Snyder Glen 明治大学, 研究・知財戦略機構(生田), 研究推進員(客員研究員) (90751777)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | ガスハイドレート / 嫌気性メタン酸化 / ガスチムニー / 自生炭酸塩 / マウンド崩壊 / ポックマーク / BSR / メタン湧出 / 炭酸塩コンクリーション / 氷河性海水準変動 / 嫌気的メタン酸化 / メタン由来炭酸塩 / 酸素同位体組成 |
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| Outline of Research at the Start |
ガスハイドレートは新たなエネルギー資源として注目される一方、環境変動要因とも想定されるが、ハイドレートの発達と崩壊に関する定量的議論は進んでいない。本研究チームはこれまでの調査で海底下に直径数百メートル、深さ百数十メートルのガスハイドレート濃集帯（ガスチムニー）が発達し、隣接して陥没地形（ポックマーク）も見られることを確認してきた。本研究では、ガスハイドレートと炭酸塩の同位体異常、微化石年代層序、および分子動力学計算に基づき、ガスチムニーの基部における大量分解がガスチムニーの陥没を引き起こし、分解によって生成したガスが新たなガスチムニーを形成したとする形成モデルの構築と検証を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ガスハイドレートの生成場はメタン濃度も湧出量も大きい。メタンが海水由来の硫酸イオンと反応してアルカリ度と炭酸塩イオン濃度が上昇することで、海水中のCa, Mgと共にカルサイトやドロマイトが形成されることが分かっている。本研究では、このようにして生成する炭酸塩鉱物を手がかりとして、過去のメタン活動を復元し、ガスハイドレート生成と分解の地質学的背景を明らかにし、それらと地球環境との関わりを検証することが本研究のゴールである。MDACについて日本海、南海トラフのほか、沖縄島の鮮新世と更新世からの試料も入手し、それぞれ異なる地質背景の中で、MDACとメタンおよびガスハイドレートの関係を明らかにするため、分析とデータ解析を行なっている。
21年度と22年度においては、ほとんど注目されていなかった沖縄島のMDACについて関連する資料を収集し、データ解析を行い、投稿論文を完成させた。その骨子は以下の通り。
鮮新世と更新世に沖縄南部域には島尻層群中と呼ばれる泥質堆積物が形成されたが、約200万年前に比較的浅海の砂層（知念層）に急変した。岩相の急変は水深が急激に浅くなったことを示唆するが、この層準にはメタンに由来する炭酸塩MDACも多産する。現在の沖縄東方海域には、ガスハイドレートの存在を示唆るる兆候（BSR)が見られる。地質背景から200万年前にもガスハイドレートが存在していた可能性が高い。浅海化によりガスハイドレートは不安定化・分解し、大量のメタンが発生すると考えられる。このことが200万年前の地層中にMDACを生成した地質要因である。日本海のMDACも同様にメタン活動の過発化に関連していると考えられ、現在、データの整理・解析中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
日本海のガスハイドレートの生成と崩壊過程を炭酸塩鉱物（MDAC)の地球化学的特性（鉱物組成、同位体組成、生成年代）から解明することが当初目的であったが、コロナ禍により、追加試料の採取が困難となったため、過去のハイドレート生成域からのメタンガスの採取と分析（千葉県九十九里域）と沖縄島で過去に採取した試料の再解析に集中した。前者では炭酸塩も採取され現在分析中である。後者では、既に分析したデータに新たな分析も加え、十分なデータが揃ったため、論文化し、既に投稿、現在査読中である。現在は、日本海のフィールドの調査や炭酸塩のデータ解析が可能となり、23年度中には当初目標を達成して論文を投稿する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は成果をまとめて発表する最終年度であり、以下の計画で課題研究を推進、成果を発表する。
１ 日本海のガスチムニー内に生成する炭酸塩(MDAC)の地質学・地球化学データを整理・解析し不十分なものについての追加分析を実施する。試料数、分析アイテムは十分であるので、次年度初めには基本的な骨格が完成すると見込んでいる。
２ 本研究グループは、日本周辺海域に分布するガスハイドレートの分布、産状、起源について継続的に研究を進めており、豊富な知見を蓄積している。本研究課題の最終成果には、背景となるこれらの情報も総括的に整理統合し第3の成果論文とする計画である。来年度に繰り越した研究費の多くは、これら論文作成と印刷のための経費として使用する予定である。
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Report
(3 results)
Research Products
(15 results)
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[Presentation] Methan plumes and methane-derived carbonates of the Tatar Trough and Tatar Strait, northern end of the Sea of Japan2020
Author(s)
R. Matsumoto, A. Obzhirov, R. Shakirov, A. Derkachev, T-L. Yu, C-C, Shen, H. Tomaru, Y. Kakuwa, G. Snyder, A. Hiruta, Y. Kakizaki, F. Akiba, T. Oi, N. Ishida, S. Aoki
Organizer
Japan Geoscience Union Meeting
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Int'l Joint Research
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