海の鉱物資源の科学と工学の新展開

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H05771
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 加藤 泰浩 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40221882)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩森 光 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球内部物質循環研究分野, 分野長 (80221795) ; 中村 謙太郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40512083) ; 尾上 哲治 熊本大学, 大学院自然科学研究科(理), 准教授 (60404472) ; 野崎 達生 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海底資源研究開発センター, 研究員 (10553068)
• Project Period (FY): 2015-05-29 – 2020-03-31
• Keywords: 資源探査 / 海底鉱物資源

Outline of Annual Research Achievements

本年度は，太平洋および南鳥島より採取された「海の鉱物資源」1560試料について，粉末X線回折(XRD)，蛍光X線分析装置(XRF)および誘導結合プラズマ質量分析装置 (ICP-MS)を用いた基礎記載・全岩化学分析を行い，地球化学データセットの構築につとめた．また，海洋研究開発機構（JAMSTEC）と共同で南鳥島周辺海域で1回の調査航海を計画・実施した．このMR15-02航海 (2015年6月22日～7月17日)では16本のピストンコアを採取し，現在これらの試料についても，基礎記載・全岩化学分析および解析を進めている．
これらの堆積物コアの基礎記載および全岩化学分析の結果，南鳥島EEZ内の有望海域315km2における詳細なレアアース資源量を見積ることができた．さらに，南鳥島の北西1000kmに位置するODP site 1149から，南鳥島以外で初めて総レアアース濃度が7500ppmに達する超高濃度レアアース泥を発見し，超高濃度レアアース泥が南鳥島だけでなく太平洋の広い範囲に分布している可能性が明らかになった．さらに，南鳥島で得られたKR13-02 PC05コアのOs同位体比を測定し，その年代決定を行った結果，超高濃度レアアース泥層の堆積年代を推定することができた．見積もられた年代は海洋循環が強化されたと考えられる時代と一致することから，超高濃度レアアース泥層は，（１）この海洋循環の強化によって深海に蓄積された栄養塩が表層まで供給されることで生物生産性が増大し，（２）レアアース泥のレアアースホスト相である生物源リン酸カルシウムの供給が増加したことにより，生成された可能性が示唆された．

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

今年度は「海の鉱物資源」1560試料の基礎記載・全岩化学分析を行い，南鳥島EEZ内の超高濃度レアアース泥分布エリアにおける詳細な地球化学的情報を取得した．そのデータを解析した結果，有望海域315km2におけるレアアース資源量の見積りを行うことができた．また，南鳥島以外の海域においても初めて超高濃度レアアース泥を発見することができたことなど，太平洋に分布する「海の鉱物資源」の基礎的データの収集は順調に進展している．さらに，南鳥島で得られたKR13-02 PC05コアのOs同位体年代決定を行った結果，超高濃度レアアース泥層の堆積年代を推定することができ，その成因に関して極めて重要な示唆が得られた．以上のことから，本研究は当初計画以上に進展しているといえる．

Strategy for Future Research Activity

平成28年度以降も，基本的には当初の研究計画・方法を踏襲し，研究を進展させていく予定である．試料の採取については，今後も南鳥島周辺の航海調査が引き続き計画（平成28年度に2回）されており，DSDP/ODP/IODPコア試料の取得手続きも進行中である．来年度以降もこれら「海の鉱物資源」試料の基礎記載・全岩化学分析を行い，データの蓄積およびその解析に努める．Os同位体比年代測定についても他のコアの分析を進め，地球表層環境の変動と超高濃度レアアース泥の生成についてのリンケージの解明を行っていく．また，陸の試料についても試料採取・基礎記載・化学分析を続けて行い，これらの年代決定および成因解明を進めて行く．

Research Products

• [Journal Article] Rapid growth of mineral deposits at artificial seafloor hydrothermal vents (2015)
  • Author(s): Nozaki, T., Ishibashi, J.-I., Shimada, K., Nagase, T., Takaya, Y., Kato, Y., Kawagucci, S., Watsuji, T., Shibuya, T., Yamada, R., Saruhashi, T., Kyo, M., Takai, K.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: －
  • DOI: doi:10.1038/srep22163
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chemical leaching of rare earth elements from highly REY-rich mud (2015)
  • Author(s): Takaya, Y., Fujinaga, K., Yamagata, N., Araki, S., Maki, R., Nakamura, K., Iijima, K., Kato, Y.
  • Journal Title: Geochemical Journal Volume: 49 Pages: 637-652
  • DOI: doi:10.2343/geochemj.2.0373
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Rare-earth, major, and trace element geochemistry of deep-sea sediments in the Indian Ocean: Implications for the potential distribution of REY-rich mud in the Indian Ocean (2015)
  • Author(s): Yasukawa, K., Nakamura, K., Fujinaga, K., Machida, S., Ohta, J., Takaya, Y., Kato, Y.
  • Journal Title: Geochemical Journal Volume: 49 Pages: 621-635
  • DOI: doi:10.2343/geochemj.2.0361
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Petit-spot geology reveals melts in upper-most asthenosphere dragged by lithosphere (2015)
  • Author(s): Machida, S., Hirano, N., Sumino, H., Hirata, T., Yoneda, S., Kato, Y.
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters Volume: 426 Pages: 267-279
  • DOI: doi:10.1016/j.epsl.2015.06.018
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Re-Os isotope geochemistry in the surface layers of ferromanganese crusts from the Takuyo Daigo Seamount, northwestern Pacific Ocean (2015)
  • Author(s): Tokumaru, A., Nozaki, T., Suzuki, K., Goto, K.T., Chang, Q., Kimura, J., Takaya, Y., Kato, Y., Usui, A., Urabe
  • Journal Title: Geochemical Journal Volume: 49 Pages: 233-241
  • DOI: doi:10.2343/geochemj.2.0352
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dissolution of altered tuffaceous rocks under conditions relevant for CO2 storage (2015)
  • Author(s): Takaya, Y., Nakamura, K., Kato, Y.
  • Journal Title: Applied Geochemistry Volume: 58 Pages: 78-87
  • DOI: doi:10.1016/j.apgeochem.2015.03.012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Water column imaging with multibeam echo-sounding in the mid-Okinawa Trough: Implications for distribution of deep-sea hydrothermal vent sites and the cause of acoustic water column anomaly (2015)
  • Author(s): Nakamura, K., Kawagucci, S., Kitada, K., Kumagai, H., Takai, K., Okino, K.
  • Journal Title: Geochemical Journal Volume: 49 Pages: 579-596
  • DOI: doi:10.2343/geochemj.2.0387
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hydrogen-rich hydrothermal environments in the Hadean ocean inferred from serpentinization of komatiites at 300 °C and 500 bar (2015)
  • Author(s): Shibuya, T., Yoshizaki, M., Sato, M., Shimizu, K., Nakamura, K., Omori, S., Suzuki, K., Takai, K., Tsunakawa, H., Maruyama, S.
  • Journal Title: Progress in Earth and Planetary Science Volume: 2:46 Pages: －
  • DOI: doi:10.1186/s40645-015-0076-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Trial exploration for hydrothermal activity using acoustic measurements at the North Iheya Knoll (2015)
  • Author(s): Kasaya, T., Machiyama, H., Kitada, K., Nakamura, K.
  • Journal Title: Geochemical Journal Volume: 49 Pages: 597-602
  • DOI: doi:10.2343/geochemj.2.0389
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Palagonitization of basalt glass in the flanks of mid-ocean ridges: implications for the bioenergetics of oceanic intracrustal ecosystems (2015)
  • Author(s): Turke, A., Nakamura, K., Bach, W.
  • Journal Title: Astrobiology Volume: 15 Pages: 793-803
  • DOI: doi:10.1089/ast.2014.1255
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hybrid troctolites from Mid-Ocean Ridges: inherited mantle in the lower crust (2015)
  • Author(s): Sanfilippo, A., Morishita, T., Kumagai, H., Nakamura, K., Okino, K., Hara, K., Tamura, A., Arai, S.
  • Journal Title: Lithos Volume: 232 Pages: 124-130
  • DOI: doi:10.1016/j.lithos.2015.06.025
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Miocene to Pliocene osmium isotopic records of the Mediterranean sediments (2015)
  • Author(s): Kuroda, J., Jimenez-Espejo, F. J., Nozaki, T., Gennari, R., Lugli, S., Manzi, V., Roveri, M., Flecker, R., Suzuki, K., Yoshimura, T., Sierro, F. J., Ohkouchi, N.
  • Journal Title: Paleoceanography Volume: 31 Pages: 148-166
  • DOI: doi:10.1002/2015PA002853
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Re-Os年代測定法による硫化物鉱床の成因に関する研究 (2015)
  • Author(s): 野崎達生
  • Journal Title: 地球化学 Volume: 49 Pages: 65-78
  • DOI: doi.org/10.14934/chikyukagaku.49.65
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Post-drilling changes in seabed landscape and megabenthos in a deep-sea hydrothermal system, the Iheya North field, Okinawa Trough (2015)
  • Author(s): Nakajima, R., Yamamoto, H., Kawagucci, S., Takaya, Y., Nozaki, T., Chen, C., Fujikura, K., Miwa, T.,Takai, K.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 10 Pages: e0123095
  • DOI: doi:10.1371/journal.pone.0123095
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transition from dehydration to hydration during exhumation of the Sanbagawa metamorphic belt, Japan, revealed by the continuous P-T path recorded in garnet and amphibole zoning (2015)
  • Author(s): Uno, M., Iwamori, H., Toriumi, M.
  • Journal Title: Contributions to Mineralogy and Petrology Volume: 170:33 Pages: 1-22
  • DOI: doi:10.1007/s00410-015-1185-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rare Earth Elements of the Arima Spring Waters, Southwest Japan: Implications for Fluid Crust Interaction during Ascent of Deep Brine (2015)
  • Author(s): Nakamura, H., Chiba, K., Chang, Q., Nakai, S., Kazahaya, K., Iwamori, H.
  • Journal Title: Journal of Geology & Geophysics Volume: 4:5 Pages: －
  • DOI: doi:10.4172/jgg.1000217
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Paleomagnetism of Triassic bedded chert from Japan for determining the age of an impact ejecta layer deposited on peri-equatorial latitudes of the paleo-Pacific Ocean: A preliminary analysis (2015)
  • Author(s): Uno, K., Yamashita, D., Onoue, T., Uehara, D.
  • Journal Title: Physics of the Earth and Planetary Interiors Volume: 249 Pages: 59-67
  • DOI: doi:10.1016/j.pepi.2015.10.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Upper Triassic reef corals from the Sambosan Accretionary Complex, Kyushu, Japan (2015)
  • Author(s): Stanley, G.D., Onoue, T.
  • Journal Title: Facies Volume: 61(1) Pages: 1-27
  • DOI: DOI:10.1007/s10347-014-0425-1
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Oceanic island basalts in accretionary complexes of SW Japan: Tectonic and petrogenetic implications (2015)
  • Author(s): Safonova, I., Kojima, S., Nakae, S., Romer, R.L., Seltmann, R., Sano, H., Onoue, T.
  • Journal Title: Journal of Asian Earth Sciences Volume: 113 Pages: 508-523
  • DOI: doi:10.1016/j.jseaes.2014.09.015
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 日本の三畳紀・ジュラ紀層状チャートに記録された 地球外物質の付加 (2015)
  • Author(s): 尾上哲治・佐藤峰南
  • Journal Title: 地質学雑誌 Volume: 121 Pages: 91-108
  • DOI: doi:10.5575/geosoc.2014.0019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 九州東部津久見地域に分布する秩父帯中部三畳系層状チャートのサイクル層序学的検討 (2015)
  • Author(s): 曽田勝仁・尾 上哲治・池田昌之
  • Journal Title: 地質学雑誌 Volume: 121 Pages: 147-152
  • DOI: doi:10.5575/geosoc.2015.0008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 北部石灰岩アルプスのジュラ系とその国際模式境界層序・位置 (2015)
  • Author(s): 鈴木寿志・ガウリック ハンス-ユルゲン・尾上哲治・三上禎次・佐藤峰南・山下大輔・石田啓祐
  • Journal Title: 地質学雑誌 Volume: 121 Pages: 83-90
  • DOI: doi:10.5575/geosoc.2015.0010
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ジュラ系基底の国 際境界模式層序・位置（オーストリア，クーヨッホ） (2015)
  • Author(s): 三上禎次・石田啓祐・佐藤峰南・尾上哲治・鈴木寿志
  • Journal Title: 地質学雑誌 Volume: 121 Pages: I-II
  • DOI: doi:10.5575/geosoc.2014.0048
  • Peer Reviewed
• [Presentation] コンソーシアムの全体像と南鳥島レアアース泥研究の最前線 (2015)
  • Author(s): 加藤泰浩
  • Organizer: 東京大学レアアース泥開発推進コンソーシアム 活動報告会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2015-10-28
  • Invited
• [Presentation] 別子型鉱床形成時の海洋酸化還元状態の推定 (2015)
  • Author(s): 中村謙太郎・足立遼介・加藤泰浩
  • Organizer: 日本地質学会第122年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学（長野県長野市）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] Pb-Nd同位体比組成に基づくスラブ起源流体の豊羽鉱床形成への寄与の定量化 (2015)
  • Author(s): 藤永公一郎・荒木修平・稗田裕樹・中村謙太郎・加藤泰浩・谷水雅治・清水徹・町田嗣樹・中村仁美・岩森光
  • Organizer: 日本地質学会第122年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学（長野県長野市）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] 南鳥島周辺の排他的経済水域内におけるレアアース泥の鉱物学的特徴および粒度分布 (2015)
  • Author(s): 大田隼一郎・町田嗣樹・藤永公一郎・中村謙太郎・安川和孝・髙谷雄太郎・飯島耕一・鈴木勝彦・岩森光・加藤泰浩
  • Organizer: 日本地質学会第122年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学（長野県長野市）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] 南鳥島EEZ南方海域におけるレアアース資源ポテンシャル評価 (2015)
  • Author(s): 大矢和孝・安川和孝・大田隼一郎・藤永公一郎・髙谷雄太郎・中村謙太郎・野崎達生・飯島耕一・加藤泰浩
  • Organizer: 日本地質学会第122年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学（長野県長野市）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] シュウ酸・炭酸を用いたレアアース泥製錬手法の開発 (2015)
  • Author(s): 髙谷雄太郎・藤永公一郎・中村謙太郎・加藤泰浩
  • Organizer: 日本地質学会第122年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学（長野県長野市）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] 太平洋・インド洋の新生代深海堆積物を構成する地球化学的独立成分の時空間分布復元 (2015)
  • Author(s): 安川和孝・中村謙太郎・藤永公一郎・岩森光・加藤泰浩
  • Organizer: 日本地質学会第122年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学（長野県長野市）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] 南鳥島周辺EEZ内のレアアース泥－最新研究成果の概観－ (2015)
  • Author(s): 加藤泰浩・藤永公一郎・中村謙太郎・安川和孝・大田隼一郎・髙谷雄太郎・飯島耕一・野崎達生・木村純一・鈴木勝彦・岩森光
  • Organizer: 日本地質学会第122年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学（長野県長野市）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] 南鳥島レアアース泥鉱床の開発による日本の成長戦略 (2015)
  • Author(s): 加藤泰浩
  • Organizer: 第359回蛍光体同学会講演会
  • Place of Presentation: 化学会館ホール（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-08-21
  • Invited
• [Presentation] 深海底レアアース泥の発見 (2015)
  • Author(s): 加藤泰浩
  • Organizer: JAMSTEC海底資源研究開発成果報告会 －レアアース泥：新資源はどこまで解明されたか－
  • Place of Presentation: 一橋大学（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-08-07
  • Invited
• [Presentation] 日本は資源大国になれるか－国産レアアースを求めて (2015)
  • Author(s): 加藤泰浩
  • Organizer: 第13回CST International Salon
  • Place of Presentation: 科学技術国際交流センター（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-06-22
  • Invited