2020 Fiscal Year Annual Research Report
高精度地球化学分析と数理手法で読み解く温室地球とレアアース資源生成の因果律
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20H02678
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
安川 和孝 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (00757742)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 隆 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 主任研究員 (80371722)
大田 隼一郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (70793579)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | レアアース泥 / 地球システム / 同位体分析 / 多変量解析 / 物質循環 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，新生代初期の温室地球における高品位レアアース泥の成因を解明することである．そのために，温室地球で生じた海底堆積物の広域地球化学データセットの構築，多変量統計解析と同位体分析による環境・物質循環変動の痕跡の抽出，および上記項目の成果を制約条件とした海洋元素マスバランス計算によるレアアース泥生成過程の定量的検討を行う．2020年度は，北太平洋ODP Site 1215コア試料のオスミウム同位体分析およびインド洋ODP Site 738コア試料のバリウム同位体分析を実施した．その結果，Site 1215では，約5600万～5200万年前の非常に温暖な気候条件下における大陸の化学風化強度の変化を示唆するデータが得られた．また，Site 738については，約5600万年前の急激な温暖期における全岩炭酸塩試料の予察的なバリウム同位体分析を行い，大西洋における先行研究と矛盾のないデータが得られた．また，海洋におけるレアアース (ネオジム) の予察的なマスバランス計算を行い，特に高品位なレアアース泥が生成するための条件を理論的に検討した．その結果，新生代における大陸の風化強度の変動を考慮すると，総レアアース濃度5000 ppm以上の超高濃度レアアース泥が生成するには堆積速度が0.4 m/Myr以下となる必要があると示唆された．この理論計算については，今後本研究で得られる分析データを基にアップデートを行う予定である．また，北西太平洋のレアアース泥から分離した微細なマンガン酸化物 (マイクロマンガンノジュール) の分析・解析結果から，レアアース泥に含まれるコバルトやニッケルといった副産物レアメタルの資源ポテンシャルや，過去の海洋循環変動と元素濃集の関連性についての議論も行い，2本の査読付論文として成果公表を行った．
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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
当初計画において2020年度に実施を予定していた南太平洋の堆積物コア・IODP Exp. 378 Site U1553の化学分析については，新型コロナウイルス感染拡大の影響により試料の到着が2021年3月下旬へと大幅に遅れたため，2021年度から本格的に作業を開始することとした．しかしながら，北太平洋および南インド洋の堆積物試料についてはオスミウム同位体分析とバリウム同位体分析を予定通り実施しており，良好なデータが得られている．また，北西太平洋のレアアース泥から分離した微細なマンガン酸化物 (マイクロマンガンノジュール) の分析・解析結果から，レアアース泥に含まれるコバルトやニッケルといった副産物レアメタルの資源ポテンシャルや，過去の海洋循環変動と元素濃集の関連性についての議論も行い，2本の査読付論文として成果公表を行った．以上のことから，当該年度の研究は概ね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，当初予定通り南太平洋コア (IODP Site U1553) の全岩化学分析と炭素・酸素同位体分析を実施し，新生代初期の地球温暖化イベントの記録を復元すると共に，堆積物構成成分の変化を抽出するための多変量統計解析に着手する．その結果を基に，大陸の化学風化強度や海洋の生物生産性変動を議論するための分析試料 (オスミウム，ストロンチウム，バリウムの同位体分析対象試料) を選定し，分析作業を進める．また，引き続き，北太平洋やインド洋の堆積物試料について同位体分析を進め，データセットの拡充を図る．これらの結果を統合し，温室地球における地球表層の物質循環の変動を復元し，海洋のレアアースマスバランスモデルの制約条件とする．このモデル計算を基に，高品位なレアアース泥が深海底で広範囲に生成するために必要な条件を理論的に検討する．
新型コロナウイルス感染拡大の影響により，分析予定の見直しを要する場合には，対象試料の優先順位を明確にし，モデル制約の鍵となる重要な試料からなるべく効率的にデータを取得する．炭素・酸素同位体分析のための高知コアセンターへの出張が難しい場合には，担当者と相談しつつ，試料を郵送して代理での分析を依頼するなどの措置を検討する．
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Research Products
(11 results)
