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海底熱水系における化学合成細菌と硫化鉱物間の硫黄同位体及び微量元素交換反応の研究

研究課題

研究課題/領域番号 13304043
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 岩石・鉱物・鉱床学
研究機関東京大学

研究代表者

浦辺 徹郎  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (50107687)

研究分担者 小暮 敏博  東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (50282728)
村上 隆  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (00253295)
松本 良  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (40011762)
荻原 成騎  東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (50214044)
遠藤 一佳  筑波大学, 地球科学系, 助教授 (80251411)
今井 亮  東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (90223304)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
51,740千円 (直接経費: 39,800千円、間接経費: 11,940千円)
2003年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2002年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2001年度: 43,940千円 (直接経費: 33,800千円、間接経費: 10,140千円)
キーワード海底熱水系 / 地下生物圏 / ガスハイドレート / 冷湧水帯 / イオウ / 同位体 / 黒鉱鉱床 / 化学合成 / イオウ同位体 / 硫化鉱物 / 硫酸還元バクテリア / 硫酸塩鉱物 / 炭素同位体 / 水曜海山 / 硫黄同位体 / 微生物 / 微量元素 / 化学合成細菌 / 交換反応 / 質量分析計
研究概要

海底熱水系・冷湧水系の海底面下には、高い化学的自由エネルギーのフラックスに支えられた、大規模な地下生物圏が存在している可能性がある。この地下生物圏は、地球表層における光合成とは全く独立に有機物を化学合成していると考えられ、全地球上の炭素などの物質収支を解明する上からもその生産規模の推定が重要な課題となっている。
そこで、海底熱水域、ガスハイドレート地域、および化石海底熱水鉱床から試料を採集し、主として同位体を用いて以下の成果を得た。伊豆小笠原島弧のデイサイト質海底火山である水曜海山の海底熱水系の地下生物圏には硫酸還元バクテリア卓越しており、イオウ代謝が起こっていることが期待される。そこで、海底下の堆積物、岩石中に見られる黄鉄鉱のイオウ同位体の測定を行った所、中央部の硫化物はδ^<34>S=+1-4‰の範囲に入りマグマ起源として整合的である。一方、東部熱水帯において中央部のそれに比べ2-3‰軽いものが見つかった。
バンクーバー沖のハイドレートリッジの第三紀、第四紀の海成層、および、北極海に面したマッケンジーデルタの永久凍土とその下位の第三紀および白亜紀層中にはガスハイドレートを含む堆積物が広く分布する。後者の間隙水の硫酸イオウおよび堆積性の黄鉄鉱のイオウ同位体比はそれぞれδ^<94>S=+16.7‰ to +35.9‰および+3.8‰ to +35.1‰であった。これは海水起源の硫酸が閉鎖系ないしは半閉鎖系の環境で還元されて生成したものと考えられる。
東海沖の竜洋海底谷より採集された冷湧水バクテリアマットについて、有機物は、藻類、好気性バクテリア、メタン酸化を行なっているアーケアなど異なった数種の起源の有機物の混合である事が明らかになった。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (19件)

  • [文献書誌] Yoshihiro Tsuji, Hisashi Ishida, Masaru Nakamizu, Ryo Matsumoto: "Overview of MITI Nankai Trough Wells : A Milestone in the Evaluaton of Methane Hydrate Resources"RESOURCE GEOLOGY. 54. 3-10 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshida Hiroki, Kazue Watanabe, Ryo Matsumoto: "Lithology, Biostratigraphy, and Magnetostratigraphy of Gas Hydrate-Bearing Sediments in the Eastern Nankai Trough"RESOURCE GEOLOGY. 54. 25-34 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] HitoshiTomaru, Ryo Matsumoto, Hailong Lu, Takashi Uchida: "Geoshemical Process of Gas Hydrate Formation in the Nankai Trough Based on Choride and Isotopic Anomalies in Interstitial Water"RESOURCE GEOLOGY. 54. 45-52 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshinori Takano, Kensei Kobayashi, Toshiro Yamanaka, Katsuni Maumo, Tetsuro Urabe: "Amino acids in the 308℃ deep-sea hydrothermal system of the Suiyo Seamount, Izu-Bonin Arc, Pacific Ocean"Earth and Planetary Science Letters. 219. 147-153 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tatsunori Nakagawa, Jun-Ichiro Ishibashi, Akihiko Mayuyama, Toshiro Yamanaka, Yusuke Morimoto, Hiroyuki Kimura, Tetsuro Urabe, Manabu Fukui: "Analysis of Dissimilatory Sulfite Reductase and 16S rRNA Gene Fragments from Deep-Sea Hydrothermal Sites of the Suiyo Seamount, Izu-Bonin Arc, Western Pacific"APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBLOGY. 70. 393-403 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yowske Higashi, Michinari Sunamura, Keiko Kitamura, Ko-ichi Nakamura, Yasuro Kurusu, Jun-ichiro Ishibashi, Tetsuro Urabe, Akihiko Maruyama: "Microbial diversity in hydrothermal surface to subsurface environments of Suiyo Seamount, Izu-Bonin Arc, using a catherter-type in situ grouwth chamber"FEMS Microbiology Ecology. 47. 327-336 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshihiro Tsuji, Hisashi Ishida, Masaru Nakamizu, Ryo Matsumoto: "Overview of MITI Nankai Trough Wells : A Milestone in the Evaluation of Methane Hydrate Resources"RESOURCE GEOLOGY. 54. 3-10 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshida Hiroki, Kazue Watanabe, Ryo Matsumoto: "Lithology, Biostratigraphy, and Magnetostratigraphy of Gas Hydrate-Bearing Sediments in the Eastern Nankai Trough"RESOURCE GEOLOGY. 54. 25-34 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hitoshi Tomaru, Ryo Matsumoto, Hailong Lu, Takashi Uchida: "Geochemical Process of Gas Hydrate Formation in the Nankai Trough Based on Chloride and Isotopic Anomalies in Interstitial Water"RESOURCE GEOLOGY. 54. 45-52 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshinori Takano, Kensei Kobayashi, Toshiro Yamanaka, Katsuni Maumo, Tetsuro Urabe: "Am ino acids in the 308℃deep-sea hydrothermal system of the Suiyo Seamount, Izu-Bonin Arc, Pacific Ocean"Earth and Planetary Science Letters. 219. 147-153 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tatsunori Nakagawa, Jun-Ichiro Ishibashi, Akihiko Mayuyama, Toshiro Yamanaka, Yusuke Morimoto, Hiroyuki Kimura, Tetsuro Urabe, Manabu Fukui: "Analysis of Dissimilatory Sulfite Reductase and 16S rRNA Gene Fragments from Deep-Sea hydrothermal Sites of the Suiyo Seamount, Izu-Bonin Arc, Western Pacific"APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBLOGY. 70. 393-403 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yowske Higashi, Michinari Sunamura, Keiko Kitamura, Ko-ichi Nakamura, Yasuro Kurusu, Jun-ichiro Ishibashi, Tetsuro Urabe, Akihiko Maruyama: "Microbial diversity in hydrothermal surface to subsurface environments of Suiyo Seamount, Izu-Bonin Arc, using a catherter-type in situ grouwth chamber"FEMS Microbiology Ecology. 47. 327-336 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takano, Kobayashi, Marumo, Urabe: "Amino acids in the 308C deep sea hydrothermal system of the Suiyo seamount. Izu-Bonin arc"Earth.Planet.Sci.Lett.. 219. 147-153 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Marumo, Urabe, Ebashi, Nakashima: "BMS drilling into active submarine hydrothermal field at Suiyo Seamount, Izu-Bonin arc"Economic Geology. (印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Gena K, Mizuta T, Ishiyama D, Urabe T: "Acid-sulphate type alteration and mineralization in the Desmos caldera, Manus back-arc basin, Papua New Guinea"Resource Geology. 51巻1号. 31-44 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Imai, A., Ishizuka, O., Yamada, R., Miyamoto, H: "Further occurrence of brown ores in Kuroko-type deposits in Japan"Resource Geology. 51巻3号. 263-268 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Lu, R.Matsumoto, Y.Tsuji, H.Oda: "Anion plays a more important role than cation in affecting gas hydrate stability in electrolyte solution? - a recognition from experimental results"Fluid Phase Equilibria. 5178巻1/2号. 227-234 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kasama, T.Murakami: "The effect of microorganisms on Fe precipitation rates at neutral pH"Chemical Geology. 180巻. 117-128 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kogure, M.Nespolo: "Atomic structures of planar defects in oxybiotite"Am. Mineral. 86巻. 336-340 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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