バイカル湖最古堆積物域に発現するメタンハイドレートの多様性と生成機構の解明

• 研究課題/領域番号: 16H05760
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 海外学術
• 研究分野: エネルギー学
• 研究機関: 北見工業大学
• 研究代表者: 南 尚嗣 北見工業大学, 工学部, 教授 (40241426)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円); 2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: バイカル湖 / メタンハイドレート / 最古堆積物域 / 同位体分析 / 化学分析 / 国際共同研究 / 化学・物理分析 / 国際研究者交流 / 多様性と生成環境 / 化学分析と生成機構 / 最古堆積物存在域 / 化学・物理解析 / 最古堆積物 / 南湖盆 / 多様性 / 生成機構 / 水解析

研究成果の概要

バイカル湖南湖盆南岸沖の最古堆積物存在域および比較調査域において、４年間の研究を実施した。湖底表層の形状を明らかにするための物理探査をこの水域で初めて実施し、詳細な湖底３次元マップの作成に成功した。南湖盆南岸沖の湖底泥火山と思われる形状の湖底の高まりにおいて、調査船の重力コアラーを用いて湖底表層堆積物コア採取を行った。その結果、南湖盆南岸沖において初めてとなる結晶構造Ⅱ型を含むメタンハイドレート存在サイトを発見した。
堆積物コアの岩石学的解析結果およびガスと水の化学分析結果より、バイカル湖最古堆積物域に発現するメタンハイドレートの多様性とメタンハイドレート生成機構の特徴が示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

世界で唯一メタンハイドレート（MH）の存在が確認されている淡水湖であるバイカル湖において、最古堆積物域に発現するMHの多様性と生成機構の解明を目的に、日本-ロシア-ベルギーの国際共同研究を実施した。
湖底表層MH生成には湖底下の堆積物中でメタンが発生し湖底表層に輸送されることが必要であり、そのメタンは主として堆積物中の有機物が微生物か熱により分解されて発生する。従ってMH サイトの分布は湖底下の堆積物分布にコントロールされていると考えられるが不明な点が多い。
本研究ではバイカル湖南湖盆南岸沖で総合調査を行った結果、湖底表層MHの多様性と生成機構には最古堆積物が関係していることを明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] ロシア科学アカデミーシベリア支部陸水学研究所/サンクトペテルブルク大学/ロシア科学アカデミーシベリア支部無機化学研究所(ロシア連邦)
• [国際共同研究] ゲント大学(ベルギー)
• [国際共同研究] ロシア科学アカデミーシベリア支部陸水学研究所/サンクトペテルブルク大学/ロシア科学アカデミーシベリア支部無機化学研究所(ロシア連邦)
• [国際共同研究] ゲント大学(ベルギー)
• [国際共同研究] ロシア科学アカデミーシベリア支部陸水学研究所/サンクトペテルブルク大学/イルクーツク工科大学(ロシア連邦)
• [国際共同研究] ゲント大学(ベルギー)
• [国際共同研究] ロシア科学アカデミーシベリア支所陸水学研究所/サンクトペテルブルク大学(ロシア連邦)
• [国際共同研究] ゲント大学レナード海洋地質学研究所(ベルギー)
• [雑誌論文] Shallow-rooted mud volcanism in Lake Baikal (2019)
  • 著者名/発表者名: Khlystov, O.M., J. Poort, A. Mazzini, G.G. Akhmanov, H. Minami, A. Hachikubo, A.V. Khabuev, A.V. Kazakov, M. De Batist, L. Naudts, A.G. Chensky and S.S. Vorobeva
  • 雑誌名: Marine and Petroleum Geology 巻: 102 ページ: 580-589
  • DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2019.01.005
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The lake floor morphology of the Southern Baikal rift basin as a result of holocene and Late Pleistocene seismogenic and gravitational processes (2019)
  • 著者名/発表者名: Kononov, E.E., O.M. Khlystov, A.V. Kazakov, A.V. Khabuev, M. De Batist, L. Naudts and H. Minami
  • 雑誌名: Quaternary International 巻: 524 ページ: 115-121
  • DOI: 10.1016/j.quaint.2019.01.038
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Structural studies of Lake Baikal natural gas hydrates (2019)
  • 著者名/発表者名: Manakov A.Y., O.M. Khlystov, A. Hachikubo, H. Minami, S. Yamashita, A. Khabuev, A.G. Ogienko, A.V. Ildyakov, G.V. Kalmychkov and T.V. Rodionova
  • 雑誌名: Journal of Structural Chemistry 巻: 60 号: 9 ページ: 1437-1455
  • DOI: 10.1134/s0022476619090087
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrogen and oxygen isotopic anomalies in pore waters suggesting clay mineral dehydration at gas hydrate-bearing Kedr mud volcano, southern Lake Baikal, Russia (2018)
  • 著者名/発表者名: Minami Hirotsugu、Hachikubo Akihiro、Yamashita Satoshi、Sakagami Hirotoshi、Kasashima Ryo、Konishi Masaaki、Shoji Hitoshi、Takahashi Nobuo、Pogodaeva Tatyana、Krylov Alexey、Khabuev Andrey、Kazakov Andrey、De Batist Marc、Naudts Lieven、Chensky Alexandr、Gubin Nikita、Khlystov Oleg
  • 雑誌名: Geo-Marine Letters 巻: 38 号: 5 ページ: 403-415
  • DOI: 10.1007/s00367-018-0542-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Gas hydates in Lake Baikal (2018)
  • 著者名/発表者名: Khlystov O.M., A.V. Khabuev, H. Minami, A. Hachikubo, A.A. Krylov
  • 雑誌名: Limnology and Freshwater Biology 巻: 1 号: 1 ページ: 66-70
  • DOI: 10.31951/2658-3518-2018-a-1-66
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrocarbon molecular markers in bottom sediments of focused fluid discharge zones of Lake Baikal (2018)
  • 著者名/発表者名: Morgunova, I.P., P.B. Semenov, A.A. Krylov, A.V. Kursheva, I.V. Litvinenko, S.A. Malyshev, H. Minami, A. Hachikubo, T. I. Zemskaya, O. M. Khlystov
  • 雑誌名: Neftegazovaya Geologiya. Teoriya I Praktika (in Russian) 巻: 13 号: 4
  • DOI: 10.17353/2070-5379/40_2018
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Authigenic rhodochrosite from a gas hydrate-bearing structure in Lake Baikal (2018)
  • 著者名/発表者名: Krylov, A.A., A. Hachikubo, H. Minami, T.V. Pogodaeva, T.I. Zemskaya, M.G. Krzhizhanovskaya, J. Poort, O. M. Khlystov
  • 雑誌名: International Journal of Earth Sciences 巻: 107 号: 6 ページ: 2011-2022
  • DOI: 10.1007/s00531-018-1584-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] New Evidence on the Relief of the Southern Underwater Slope in the South Baikal Basin (2018)
  • 著者名/発表者名: Khlystov, O.M., E.E. Kononov, H. Minami, A.V. Kazakov, A.V. Khabuev, N.A. Gubin, A.G. Chenskii
  • 雑誌名: Geography and Natural Resources 巻: 39 号: 1 ページ: 33-38
  • DOI: 10.1134/s1875372818010055
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 道東沖オホーツク海海底地盤における重力式コーン貫入試験 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渋谷義顕，山下聡，八久保晶弘，小西正朗，坂上寛敏，南尚嗣，仁科健二，内田康人
  • 雑誌名: 土木学会論文集B3（海洋開発） 巻: 74
  • NAID: 40022472043
  • 査読あり
• [雑誌論文] TOPOGRAPHY AND GENESIS OF THE MURINSKAYA BANKA UNDERWATER UPLAND (SOUTHERN BAIKAL) (2016)
  • 著者名/発表者名: O.M. Khlystov, E.E. Kononov, H. Minami, A.V. Kazakov, A.V. Khabuev, N.A. Gubin, D.A. Chenskii, A.G. Chenskii, and A.N. Suturin
  • 雑誌名: Geography and Natural Resource 巻: 5 号: 5 ページ: 109-116
  • DOI: 10.21782/gipr0206-1619-2016-5(109-116)
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] バイカル湖ガスハイドレート包接ガスの起源 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松田 純平、菊池 優樹、八久保 晶弘、O. Khlystov、G. Kalmychkov、M. De Batist、坂上 寛敏、南 尚嗣、山下 聡
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] Crystallization of siderites extremely enriched with δ13C isotope: Lake Baikal, Eastern Siberia (2018)
  • 著者名/発表者名: Krylov, A., A. Hachikubo, H. Minami, J. Poort, M. Krzhizhanovskaya, A. Khabuev, E. Logvina, O. Khlystov
  • 学会等名: 14th International Conference on Gas in Marine Sediments
  • 国際学会
• [学会発表] A special type of mud volcanism in Lake Baikal (2018)
  • 著者名/発表者名: Mazzini, A., O. Khlystov, J. Poort, G. Akhmanov, H. Minami, A. Hachikubo, M. De Batist
  • 学会等名: European Geosciences Union General Assembly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 海底・湖底におけるメタン生成環境の比較 ―オホーツク海、日本海およびバイカル湖の例― (2018)
  • 著者名/発表者名: 菊池 優樹、八久保 晶弘、O. Khlystov、G. Kalmychkov、M. De Batist、Y. K. Jin、A. Obzhirov、坂上 寛敏、南 尚嗣、山下 聡
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] バイカル湖南湖盆Kedr泥火山の天然ガスハイドレートのエタン濃縮過程 (2018)
  • 著者名/発表者名: 八久保 晶弘、柿崎 圭人、奥田 駿、O. Khlystov、G. Kalmychkov、A. Manakov、M. De Batist、坂上 寛敏、南 尚嗣、山下 聡
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] バイカル湖ケダー泥火山ガスハイドレート含有堆積物コア間隙水の水素および酸素同位体組成の異常 (2018)
  • 著者名/発表者名: 南 尚嗣、八久保 晶弘、山下 聡, 、坂上 寛敏、笠島 陵、小西 正朗、庄子 仁、高橋 信夫、O. Khlystov、T. Pogodaeva、M. De Batist、L. Naudts
  • 学会等名: 化学系学協会北海道支部2018年冬季研究発表会
• [学会発表] バイカル湖南湖盆Kedr泥火山の天然ガスハイドレートのエタン濃縮過程 (2018)
  • 著者名/発表者名: 八久保 晶弘, 柿崎 圭人, 奥田 駿, O. Khlystov, G. Kalmychkov, A. Manakov, M. De Batist, 坂上 寛敏, 南 尚嗣, 山下 聡
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] 海底・湖底におけるメタン生成環境の比較 ―オホーツク海、日本海およびバイカル湖の例― (2018)
  • 著者名/発表者名: 菊池 優樹, 八久保 晶弘, O. Khlystov, G. Kalmychkov, M. De Batist, Y. K. Jin, A. Obzhirov, 坂上 寛敏, 南 尚嗣, 山下 聡
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] バイカル湖南湖盆ケダー泥火山ガスハイドレート含有堆積物コア間隙水の特徴 (2017)
  • 著者名/発表者名: 笠島陵、古水晴、小林聖哉、八久保晶弘、坂上寛敏、南尚嗣、山下聡、高橋信夫、庄子仁、Tatyana Pogodaeva、Oleg Khlystov、Lieven Naudts、Marc De Batist
  • 学会等名: 化学系学協会北海道支部2017年冬季研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2017-01-17
• [学会発表] バイカル湖南湖盆に産する天然ガスハイドレートの特徴について (2017)
  • 著者名/発表者名: 八久保晶弘、柿崎圭人、松田純平、菊池優樹、坂上寛敏、南 尚嗣、山下 聡、Oleg Khlystov、Gennadiy Kalmychkov、Marc De Batist
  • 学会等名: 第9回メタンハイドレート総合シンポジウム
• [学会発表] 天然ガスハイドレート生成時のメタン炭素安定同位体分別 ―バイカル湖南湖盆のハイドレート含有湖底堆積物の例― (2017)
  • 著者名/発表者名: 八久保晶弘，谷本純香，山﨑亮，北桃生, Oleg Khlystov, Gennadiy Kalmychkov, Marc De Batist, 坂上寛敏，南尚嗣，山下聡
  • 学会等名: 日本雪氷学会北海道支部研究発表会
• [学会発表] バイカル湖南湖盆の湖底表層型ガスハイドレートの多様性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 八久保 晶弘、山﨑 亮、北 桃生、竹谷 敏、Klhystov Oleg、Kalmychkov Gennadiy、Manakov Andrej、De Batist Marc、坂上 寛敏、南 尚嗣、山下 聡
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合-アメリカ地球物理学連合2017年合同大会
• [学会発表] バイカル湖南湖盆Kedrovayaにおけるメタン・エタン混合ガスハイドレートの生成過程 (2016)
  • 著者名/発表者名: 八久保 晶弘, 太田 有香, 竹谷 敏, O. Khlystov, G. Kalmychkov, A. Manakov, M. De Batist, 坂上 寛敏, 南 尚嗣, 山下 聡, 髙橋 信夫, 庄子 仁
  • 学会等名: 日本雪氷学会雪氷研究大会2016
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2016-09-28
• [学会発表] Chemical in and outflow at the Krasny Yar methane seep in Lake Baikal (2016)
  • 著者名/発表者名: T.V. Pogodaeva, J. Poort, A.V. Khabuev, H. Minami, G. Aloisi, O.M. Khlystov
  • 学会等名: 13th International Conference on Gas in Marine Sediments
  • 発表場所: Tromso (Norway)
  • 年月日: 2016-09-19
  • 国際学会
• [学会発表] Double structure gas hydrates discovered at the southern basin of Lake Baikal (2016)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Hachikubo, Yuka Oota, Masaaki Konishi, Hirotoshi Sakagami, Hirotsugu Minami, Satoshi Yamashita, Nobuo Takahashi, Hitoshi Shoji, Oleg Khlystov, Andrej Manakov, Gennadiy Kalmychkov and Marc De Batist
  • 学会等名: 13th International Conference on Gas in Marine Sediments
  • 発表場所: Tromso (Norway)
  • 年月日: 2016-09-19
  • 国際学会
• [学会発表] Authigenic carbonates in the Gas Hydrates-bearing structures of the Lake Baikal (2016)
  • 著者名/発表者名: Krylov A.A., Khlystov O.M., Minami H., Hachikubo A., Sakagami H., Zemskaya T.I., Pogodaeva T.V., Logvina E.A., Kuznetsov A.B., Kalmychkov G.V., Ermakova, L.A.
  • 学会等名: 13th International Conference on Gas in Marine Sediments
  • 発表場所: Tromso (Norway)
  • 年月日: 2016-09-19
  • 国際学会
• [学会発表] Distribution pattern of hydrate-bearing structures in Lake Baikal (2016)
  • 著者名/発表者名: Khlystov O., Khabuev A., Minami H., Hachikubo A.
  • 学会等名: 13th International Conference on Gas in Marine Sediments
  • 発表場所: Tromso (Norway)
  • 年月日: 2016-09-19
  • 国際学会
• [学会発表] Gas source and formation depth of mud volcanoes in Lake Baikal (2016)
  • 著者名/発表者名: Khlystov O.M., Minami H., Hachikubo A., Khabuev A.V., Vorobeva S.S., Poort J., Akhmanov G.G.
  • 学会等名: 13th International Conference on Gas in Marine Sediments
  • 発表場所: Tromso (Norway)
  • 年月日: 2016-09-19
  • 国際学会
• [学会発表] Fluid migrations at different scales in gas hydrate-rich seeps and mud volcanoes of Lake Baikal (2016)
  • 著者名/発表者名: Poort Jeffrey, Khlystov Oleg, Pogodaeva Tatyana, Akhmanov Grigorii, Minami H., Davletshina Dinara, Khabuev Andrey, Aloisi Giovanni, Hachikubo A.
  • 学会等名: 13th International Conference on Gas in Marine Sediments
  • 発表場所: Tromso (Norway)
  • 年月日: 2016-09-19
  • 国際学会
• [学会発表] バイカル湖南湖盆南岸沖湖底表層ガスハイドレート含有堆積物コア間隙水の化学分析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠島陵、押切望、八久保晶弘、坂上寛敏、南尚嗣、山下聡、髙橋信夫、庄子仁、Tatyana Pogodaeva、Oleg Khlystov、Lieven Naudts、Marc De Batist
  • 学会等名: 日本分析化学会 第65年会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] バイカル湖中央湖盆表層堆積物コア間隙水のイオン濃度の比較 (2016)
  • 著者名/発表者名: 古水晴、笠島陵、押切望、八久保晶弘、坂上寛敏、南尚嗣、山下聡、髙橋信夫、庄子仁、Tatyana Pogodaeva、Oleg Khlystov、Lieven Naudts、Marc De Batist
  • 学会等名: 日本分析化学会 第65年会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 化学で観る海底・湖底メタンハイドレート -北見工業大学の挑戦- (2016)
  • 著者名/発表者名: 南 尚嗣
  • 学会等名: 日本分析化学会 第65年会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] バイカル湖天然ガスハイドレートの水和数の圧力依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 太田 有香、八久保 晶弘、Khlystov Oleg、Kalmychkov Gennadiy、De Batist Marc、坂上 寛敏、南 尚嗣、山下 聡、髙橋 信夫、庄子 仁
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
• [学会発表] バイカル湖南湖盆の結晶構造II 型天然ガスハイドレート (2016)
  • 著者名/発表者名: 八久保晶弘、太田有香、森下裕士、Oleg Khlystov、Gennadiy Kalmychkov、Marc De Batist、坂上寛敏、南尚嗣、山下聡、髙橋信夫、庄子仁
  • 学会等名: 2016 年度日本雪氷学会北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-05-13
• [図書] Operation Report of Multi-phase Gas Hydrate Project III 2019 (MHP III-19), R/V G.U. Vereschagin Cruise, VER-19-03 (2020)
  • 著者名/発表者名: Minami, H., O. Khlystov, M. De Batist and A.P. Fedotov
  • 総ページ数: 196
  • 出版者: Environmental and Energy Resources Research Center, Kitami Institute of Technology
• [図書] Operation Report of Multi-phase Gas Hydrate Project III 2018 (MHP III-18), R/V G.U. Vereschagin Cruise, VER-18-03 (2019)
  • 著者名/発表者名: Minami, H., H. Shoji, O. Khlystov, M. De Batist, N. Takahashi and A.P. Fedotov
  • 総ページ数: 189
  • 出版者: Environmental and Energy Resources Research Center, Kitami Institute of Technology, Kitami
• [図書] Operation Report of Multi-phase Gas Hydrate Project III 2016 (MHP III-16), R/V G.U. Vereschagin Cruise, VER-16-03 (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Minami, H. Shoji, O. Khlystov, M. De Batist, N. Takahashi and A.P. Fedotov
  • 総ページ数: 143
  • 出版者: Environmental and Energy Resources Research Center, Kitami Institute of Technology, Kitami