画期的な海底鉱物資源としての含金属堆積物の包括的研究

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22226015
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 加藤 泰浩 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40221882)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩森 光 独立行政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, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40512083)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 海底鉱物資源 / 資源探査 / グローバル物質循環

Outline of Annual Research Achievements

今年度は前年度に引き続き，太平洋およびインド洋から採取された堆積物コア5,446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，地球科学データセットの構築につとめた．その結果，インド洋にもレアアース泥が存在することが明らかになった．また，前年度同様，海洋研究開発機構（JAMSTEC）と共同で南鳥島周辺海域で2回の調査航海を計画・実施した．MR13-E02航海 (2013年12月10日～12月24日)ではEEZの北部から3本，KR14-02航海 (2014年1月20日～2月5日)ではEEZ北西部から4本のピストンコアを採取した．これら1,470試料についても，現在鉱物同定・全岩化学分析および解析を進めている．
また，放射光を用いた分析の結果，レアアース泥中のアパタイトにレアアースが濃集しており，体積後のレアアースホスト相はアパタイトであることが明らかになった．LA-ICP-MSを用いた予察的な検討の結果によると，アパタイトは15,000～20,000ppmに達するレアアース濃度を持っている．南鳥島に分布する超高濃度レアアース泥には粒径が大きいアパタイトが大量に含まれるため，粒径選鉱により品位を大きくあげることができる可能性が示唆された．また，レアアース泥（超高濃度泥含む）について，リーチング条件を詳細に検討した結果，「0.5mol/L 塩酸，室温，5分程度の短時間」で90%以上のレアアースを抽出できることが明らかになった．また，希釈材に模擬海水を用いても回収率はほとんど変わらないことも分かった．

Current Status of Research Progress

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

Reason

研究代表者らは，2013年3月に南鳥島EEZ内に総レアアース濃度が6,000ppmを超える「超高濃度レアアース」が存在することを発見し，国内外で三度大きな反響を呼んだ．今年度も2回の調査航海を行い，南鳥島EEZ内での資源ポテンシャル評価および有望海域の選定に向けて，研究を進展中である．また，インド洋からもレアアース泥が分布することも発見し，これも産経新聞や日本経済新聞によって報道された．
また，平成25年4月に閣議決定された新しい「海洋基本計画」の中でも，早速レアアース泥は海底鉱物資源の一つとして盛り込まれ，『将来のレアアース資源としてのポテンシャルを検討するための基礎的な科学調査・研究を行う』ことが明記された．さらに．平成25年2月から計4回に渡ってJOGMEC主催の「南鳥島海域のレアアース泥に関する勉強会」が開催され（研究代表者らも委員として参加），11月には今後3年間における調査・研究実施計画が策定された．それに加えて，東京大学が中心になり，MODEC，東亜建設工業，太平洋セメント，三徳，IHIなどの企業との共同で，実開発に向けたコンソーシアムの設立が予定されている．
以上のように，本研究の目的である「資源ポテンシャルマッピング」「有望海域の選定」「政策提言」については，当初の計画以上の成果が見込まれていると断言できる．

Strategy for Future Research Activity

平成26年度も，基本的には当初の計画通りに研究を進展させていく．
最終年度である平成26年度は，これまでに確保された堆積物試料（総計6,916試料，南鳥島試料含む）の基礎記載・全岩化学分析を完了させ，地球化学データセットの構築を行う．構築されたデータセットを用いて，太平洋全域および南鳥島周辺海域におけるレアアース泥の3次元分布状況を明らかにし，資源ポテンシャルマッピングを完成させる．そして，開発に最適な有望海域の選定を行う．特に研究代表者らが発見した南鳥島EEZ内の超高濃度レアアース泥について集中して検討を行い，実開発に向けた開発エリアの選定を行う予定である．また，膨大な地球化学データセットを用いて独立成分分析による解析を行い，レアアース泥の成因について最終的な解釈を行う．さらに，本研究で得られたデータや情報を政府機関や企業と共有することで，南鳥島レアアース泥開発の実現を目指していきたいと考えている．

Research Products

• [Journal Article] Determination of host phase of lanthanum in deep-sea REY-rich mud by XAFS and μ-XRF using high-energy synchrotron radiation (2014)
  • Author(s): Kashiwabara, T., Toda, R., Kato, Y., Fujinaga, K., Takahashi, Y. and Honma, T.
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 43 Pages: 199-200
  • DOI: 10.1246/cl.13085
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Zircon U-Pb dating from the mafic enclaves in the Tanzawa Tonalitic Pluton, Japan: Implications for arc history and formation age of the lower-crust (2014)
  • Author(s): Suzuki, K., Yamamoto, S., Sawaki1, Y., Aoki, K., Omori, S., Kon, Y., Hirata, T., Li, Y.-B., Takaya, Y., Fujinaga, K., Kato, Y. and Maruyama, S.
  • Journal Title: Lithos Volume: 196-197 Pages: 301-320
  • DOI: 10.1016/j.lithos.2014.02.010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SIMS zircon U-Pb and mica K-Ar geochronology, and Sr?Nd isotope geochemistry of Neoproterozoic granitoids and their bearing on the evolution of the north Eastern Desert, Egypt (2014)
  • Author(s): Eliwa, H.A., Breitkreuz, C., Murata, M., Khalaf, I.M., Buhler, B., Itaya, T., Takahashi, T., Hirahara, Y., Miyazaki, T., Kimura, J-I., Shibata, T., Koshi, Y., Kato, Y., Ozawa, H., Daas, M.A., El Gameel, K.
  • Journal Title: Gondwana Research Volume: 25 Pages: 1570-1598
  • DOI: 10.1016/j.gr.2013.06.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Late Jurassic ocean anoxic event: evidence from voluminous sulphide deposition and preservation in the Panthalassa (2013)
  • Author(s): Nozaki, T., Kato, Y. and Suzuki, K.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 3 Pages: 1889
  • DOI: 10.1038/srep01889
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] High Mg adakite and low Ca boninite from the Bonin forearc seamount: Implication for the reaction between the slab melt and depleted mantle (2013)
  • Author(s): Li, Y.-B., Kimura, J.-I., Machida, S., Ishii, T., Ishiwatari, A., Maruyama, S., Qiu, H.-N., Ishikawa, T., Kato, Y., Haraguchi, S., Takahata, N., Miyazaki, T., Hirahara, Y.
  • Journal Title: Journal of Petrology Volume: 54 Pages: 1149-1175
  • DOI: 10.1093/petrology/egt008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Post-drilling changes of fluid discharge and mineral deposition patterns and fluid chemistry in seafloor hydrothermal activity of the Iheya-North hydrothermal field, Okinawa Trough (2013)
  • Author(s): Kawagucci, S., Miyazaki, J., Nakajima, R., Nozaki, T., Takaya, Y., Kato, Y., Shibuya, T., Konno, U., Nakaguchi, Y., Hatada, K. Hirayama, H., Fujikura, K., Furushima, Y., Yamamoto, H., Watsuji, T., Ishibashi, J. and Takai, K.
  • Journal Title: Geochemistry Geophysics Geosystem Volume: 14 Pages: 4774-4790
  • DOI: 10.1002/2013GC004895
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 南鳥島の海底レアアースが日本の未来を拓く (2014)
  • Author(s): 加藤泰浩
  • Organizer: 第24回海洋工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 日本大学，東京都
  • Year and Date: 2014-03-13 – 2014-03-14
  • Invited
• [Presentation] The contribution of slab-fluids to the formation of hydrothermal vein-type deposits (2014)
  • Author(s): Fujinaga, K., Kato, Y., Hieda, Y., Araki, S., Tanimizu, M., Sumino, H., Shimizu, T., Nakamura, H. & Iwamori, H.
  • Organizer: International Conference “GEOFLUID 3 -Nature and Dynamics of Fluids in Subduction Zones-”
  • Place of Presentation: 東京工業大学，東京都
  • Year and Date: 2014-02-28 – 2014-03-03
  • Invited
• [Presentation] 南鳥島レアアース泥研究の最前線 (2013)
  • Author(s): 加藤泰浩・藤永公一郎・中村謙太郎・鈴木勝彦・柏原輝彦・町田嗣樹・原口悟・安川和孝・大田隼一郎・渡辺大輝・飯島耕一・町山栄章・西尾嘉朗・野崎達生・岩森光・KR13-02乗船者一同
  • Organizer: 日本地質学会
  • Place of Presentation: 東北大学，宮城県
  • Year and Date: 2013-09-14 – 2013-09-16
  • Invited
• [Presentation] 南鳥島周辺における高濃度レアアース泥の分布状況と化学的特徴 (2013)
  • Author(s): 鈴木勝彦・加藤泰浩・飯島耕一・中村謙太郎・藤永公一郎・西尾嘉朗・町山栄章・町田嗣樹・原口悟・安川和孝・大田隼一郎・渡辺大輝・野崎達生・KR13-02乗船者一同
  • Organizer: 日本地質学会
  • Place of Presentation: 東北大学，宮城県
  • Year and Date: 2013-09-14 – 2013-09-16
  • Invited
• [Presentation] レアアース泥からのホスト相の選択的回収に関する研究 (2013)
  • Author(s): 渡辺大輝・藤永公一郎・ドドビバ＝ジョルジ・加藤泰浩・藤田豊久
  • Organizer: 資源素材学会
  • Place of Presentation: 北海道大学，北海道
  • Year and Date: 2013-09-03 – 2013-09-05
• [Presentation] レアアース泥からのホスト相の選択的回収に関する研究 (2013)
  • Author(s): 渡辺大輝・藤永公一郎・ドドビバ＝ジョルジ・加藤泰浩・藤田豊久
  • Organizer: 資源素材学会 (関東支部)
  • Place of Presentation: 東京大学，東京都
  • Year and Date: 2013-08-01 – 2013-08-01
• [Presentation] 南鳥島レアアース泥鉱床の最新の研究成果と開発に向けた取り組み (2013)
  • Author(s): 加藤泰浩・藤永公一郎・中村謙太郎・鈴木勝彦・町田嗣樹・原口悟・安川和孝・大田隼一郎・飯島耕一・町山栄章・西尾嘉朗・野崎達生・岩森光・KR13-02 乗船者一同
  • Organizer: 資源地質学会
  • Place of Presentation: 東京大学，東京都
  • Year and Date: 2013-06-26 – 2013-06-28
• [Presentation] 南鳥島EEZ内で発見された超高濃度レアアース泥 (2013)
  • Author(s): 藤永公一郎・加藤泰浩・中村謙太郎・鈴木勝彦・町田嗣樹・原口悟・安川和孝・大田隼一郎・飯島耕一・町山栄章・西尾嘉朗・野崎達生・岩森光・KR13-02 乗船者一同
  • Organizer: 資源地質学会
  • Place of Presentation: 東京大学，東京都
  • Year and Date: 2013-06-26 – 2013-06-28
• [Presentation] 放射光を用いたホスト相同定に基づくレアアース泥の生成メカニズム (2013)
  • Author(s): 柏原輝彦・戸田隆一・安川和孝・藤永公一郎・中村謙太郎・野崎達生・高橋嘉夫・鈴木勝彦・加藤泰浩
  • Organizer: 資源地質学会
  • Place of Presentation: 東京大学，東京都
  • Year and Date: 2013-06-26 – 2013-06-28
• [Presentation] 磁力選別によるレアアース泥のホスト相の選択的回収 (2013)
  • Author(s): 渡辺大輝・藤永公一郎・ドドビバ＝ジョルジ・加藤泰浩・藤田豊久
  • Organizer: 環境資源工学会
  • Place of Presentation: 関西大学，大阪府
  • Year and Date: 2013-06-20 – 2013-06-21
• [Presentation] 南鳥島レアアース泥 －総括－ (2013)
  • Author(s): 加藤泰浩・鈴木勝彦・藤永公一郎・中村謙太郎・町田嗣樹・原口悟・安川和孝・大田隼一郎・飯島耕一・町山栄章・西尾嘉朗・野崎達生・岩森光・KR13-02 乗船者一同
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合
  • Place of Presentation: 幕張メッセ，千葉県
  • Year and Date: 2013-05-19 – 2013-05-24
• [Presentation] 南鳥島周辺における深海底レアアース泥の調査航海(KR13-02) 速報 (2013)
  • Author(s): 鈴木勝彦・加藤泰浩・飯島耕一・中村謙太郎・西尾嘉朗・町山栄章・藤永公一郎・町田嗣樹・原口悟・安川和孝・大田隼一郎・野崎達生・KR13-02 乗船者一同
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合
  • Place of Presentation: 幕張メッセ，千葉県
  • Year and Date: 2013-05-19 – 2013-05-24
• [Presentation] 南鳥島EEZ 内に分布するレアアース泥の地球化学的特徴とその成因 (2013)
  • Author(s): 藤永公一郎・加藤泰浩・中村謙太郎・鈴木勝彦・町田嗣樹・原口悟・安川和孝・大田隼一郎・飯島耕一・町山栄章・西尾嘉朗・野崎達生・KR13-02 乗船者一同
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合
  • Place of Presentation: 幕張メッセ，千葉県
  • Year and Date: 2013-05-19 – 2013-05-24
• [Presentation] 南鳥島沖EEZ内におけるサブボトムプロファイラを用いたレアアース泥の広域探査 (2013)
  • Author(s): 中村謙太郎・町田嗣樹・飯島耕一・西尾嘉朗・町山栄章・鈴木勝彦・加藤泰浩・藤永公一郎・原口悟・安川和孝・大田隼一郎・野崎達生・KR13-02 乗船者一同
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合
  • Place of Presentation: 幕張メッセ，千葉県
  • Year and Date: 2013-05-19 – 2013-05-24
• [Presentation] 南鳥島沖EEZ 内で発見されたマンガンノジュール密集域：ノジュールの産状と化学組成 (2013)
  • Author(s): 町田嗣樹・中村謙太郎・藤永公一郎・加藤泰浩・石井輝秋・平野直人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合
  • Place of Presentation: 幕張メッセ，千葉県
  • Year and Date: 2013-05-19 – 2013-05-24
• [Presentation] 東部インド洋深海底堆積物の地球化学的特徴: インド洋レアアース泥の発見 (2013)
  • Author(s): 安川和孝・劉漢捷・藤永公一郎・原口悟・加藤泰浩・石井輝秋
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合
  • Place of Presentation: 幕張メッセ，千葉県
  • Year and Date: 2013-05-19 – 2013-05-24
• [Presentation] Deep-sea mud in the Pacific Ocean as a new mineral resource for rare-earth elements (2013)
  • Author(s): Kato, Y.
  • Organizer: International Conference on Rare Earth Materials
  • Place of Presentation: Wroclaw, Poland
  • Year and Date: 2013-04-26 – 2013-04-28
  • Invited