初期地球表層環境における化学的元素濃集プロセスの解明

• 研究課題/領域番号: 26709069
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 地球・資源システム工学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 大竹 翼 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80544105)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2014年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
• キーワード: バーバトン緑色片岩帯 / 初期地球 / 地球表層環境 / 縞状鉄鉱層 / クロムスピネル / 熱水実験 / 生命の進化 / 資源工学 / 地球化学 / 環境地質学 / クロム

研究成果の概要

本研究では，約32億年前に形成した縞状鉄鉱層中のクロムスピネルの起源とクロム濃集の時空間的広がりを明らかにするために，南アフリカバーバトン地域での野外調査および鉄，クロム水酸化物の変質実験を行った．その結果，これまでマグマからしか形成しないと考えられていたクロムスピネルが，低温熱水環境下でも結晶化することが実証された．また，化学プロセスによるクロム濃集は，一部の露頭に限られていた．クロム濃集を規制する要因として，当時の鉄の供給源となった熱水活動の強さと堆積環境が考えられる．これらの結果は，当時の海洋にはクロムが酸化的な溶存種で溶解しており，海洋の一部がすでに酸化的だったことを示唆している．

研究成果

• [雑誌論文] Geochemical signatures and processes in a stream contaminated by heavy mineral processing near Ipoh city, Malaysia (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Ito, T. Otake, K, Shin, K. S. Ariffin, F. Y. Yeoh, T. Sato
  • 雑誌名: Applied Geochemistry 巻: 受理
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A novel method for remediation of nickel containing wastewater at neutral conditions (2017)
  • 著者名/発表者名: Hase, H., Nishiuchi, T., Sato, T., Otake, T., Yaita, T., Kobayashi, T., Yoneda, T.
  • 雑誌名: Journal of Hazardous Materials 巻: 329 ページ: 49-56
  • DOI: 10.1016/j.jhazmat.2017.01.019
  • NAID: 120006626548
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 5-year chemico-physical evolution of concrete-claystone interfaces (2017)
  • 著者名/発表者名: U. Mader, A. Jenni, C. Lerouge, S. Gaboreau, S. Miyoshi, Y. Kimura, V. Cloet, M. Fukaya, F. Claret, T. Otake, M. Shibata, B. Lothenbach
  • 雑誌名: Swiss Journal of Geosciences 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 307-327
  • DOI: 10.1007/s00015-016-0240-5
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Huang, Y. Furukawa, T. Otake, T. Kakegawa (2017)
  • 著者名/発表者名: Effects of glycine, water, ammonia, and ammonium bicarbonate on the oligomerization of methionine
  • 雑誌名: Origin of Life and Evolution of Biospheres 巻: 印刷中 号: 2 ページ: 145-160
  • DOI: 10.1007/s11084-016-9518-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetics of Fe (III) mineral crystallization from ferrihydrite in the presence of Si at alkaline conditions (2016)
  • 著者名/発表者名: P. C. M. Francisco, T. Sato, T. Otake, and T. Kasama
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 101
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of octahedrally coordinated aluminum ions on the uptake of Au(III) chloro-hydroxy complexes in Al-Si systems (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Otake, T. Yokoyama, P. C. M. Francisco, and K. Watanabe
  • 雑誌名: Geochemical Journal 巻: 49 ページ: 343-350
  • NAID: 130005092570
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of octahedrally coordinated aluminum ions on the uptake of Au(III) chloro-hydroxy complexes in Al-Si systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Otake, Takushi Yokoyama, Paul C. M. Francisco, and Koichiro Watanabe
  • 雑誌名: Geochemical Journal 巻: 49
  • NAID: 130005092570
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 西グリーンランド・イスア表成岩帯における変堆積岩の地質学的・地球化学的特徴及び希土類鉱物の産状からみる約38億年前の微生物棲息環境 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大友陽子, 大竹翼, 掛川武
  • 学会等名: 2016年度日本地球化学会年会
  • 発表場所: 大阪市立大学
• [学会発表] フロースルー型装置を用いた低温熱水環境下におけるクロムスピネルの合成実験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大竹翼, 梁智現, 大友陽子, 佐藤努
  • 学会等名: 2016年度日本地球化学会年会
  • 発表場所: 大阪市立大学
• [学会発表] 陰イオン共存下における鉄(水)酸化物へのU(VI)吸着に関する拡散二重層表面錯体モデル (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊藤茜, 大竹翼, 宮崎あかね ,佐藤努
  • 学会等名: 2016年度日本地球化学会年会
  • 発表場所: 大阪市立大学
• [学会発表] 火山性塊状硫化物鉱床に付随する鉄石英の地球化学的特徴と形成環境 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村峻介, 大竹翼, 山田亮一, 申基澈, 小野修司, 佐藤努
  • 学会等名: 2016年資源地質学会年会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス
• [学会発表] 沖縄トラフ海底熱水鉱床における鉱石鉱物組成の多様性とその定量的評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 後藤翔太, 大竹翼, 川本大祐, 横山拓史, 小野修司, 伊藤真由美, 佐藤努
  • 学会等名: 2016年資源地質学会年会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス
• [学会発表] Behavior of co-precipitated Se(Ⅳ) during the transformation of Fe-oxides at alkaline conditions (2016)
  • 著者名/発表者名: P. C. M. Francisco, T. Sato, T. Otake
  • 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
• [学会発表] Adsorption and co-precipitation behavior of antimonite and antimonate with synthetic ferrihydrite and Si-ferrihydrite (2016)
  • 著者名/発表者名: S.Zhou, T.Sato, T.Otake
  • 学会等名: The 3rd Asian Clay Conference
  • 発表場所: Guangzhou, China
  • 国際学会
• [学会発表] Spatial and temporal distributions of metallic ore deposits (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Otake
  • 学会等名: 2016 5th International Doctoral Symposium-Sustainable Management of Resources and Environment in the 21st Century
  • 発表場所: 北海道大学
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Fe and Pb isotopic signatures of the processing of REE-bearing heavy minerals in a contaminated stream near Ipoh city, Malaysia (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Ito, T. Otake, K. Shin, K. S. Ariffin, F. Y. Yeah, T. Sato
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2016
  • 発表場所: PACIFICO YOKOHAMA
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental study for understanding hydrothermal alteration of iron and chromium hydroxides in a flow-through system (2016)
  • 著者名/発表者名: J.Yang, T.Otake, T.Sato
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2016
  • 発表場所: PACIFICO YOKOHAMA
  • 国際学会
• [学会発表] Biosignatures recorded in geochemical correlations between organic matter and Fe-bearing minerals in 3.2Ga banded iron formations, Barberton Green stone Belt,South Africa (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Nakajima, Y.Ohtomo, T.Otake, T.Kakegawa, T.Sato
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2016
  • 発表場所: PACIFICO YOKOHAMA
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Si on the Behavior of Co-precipitated Se(Ⅳ) during Fe-Oxide Transformation at Alkaline Conditions (2016)
  • 著者名/発表者名: P. C. M. Francisco, Y.Ozaki, T. Sato, T. Otake
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2016
  • 発表場所: PACIFICO YOKOHAMA
  • 国際学会
• [学会発表] uantitative Analyses for Mineralogical Composition of Sulfide Ores using Powder X-Ray Diffraction and Mossbauer Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Goto, T. Otake, D. Kawamoto, T. Yokoyama, M. Ito And T. Sato
  • 学会等名: 8th International Conference on Geological and Geo-Resources Engineering & 7th Mineral Symposium
  • 発表場所: マレーシア, ペナン
  • 年月日: 2015-09-29
  • 国際学会
• [学会発表] マレーシアの汚染河川における鉄・鉛同位体と地球化学モデリングを用いた環境影響評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤茜，大竹翼，安楽総太郎，申基澈，Kamar Shah Ariffin，Fei Yee Yeoh，佐藤努
  • 学会等名: 2015年度日本地球化学会第62回年会
  • 発表場所: 横浜市、横浜国立大学教育人間科学部
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 秋田県北鹿地域にみられる鉄・マンガンに富む化学堆積岩の鉄同位体比の特徴と黒鉱鉱床との関係性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大竹翼，鈴木凌平，山田亮一，申基澈，昆慶明，佐藤努
  • 学会等名: 2015年度日本地球化学会第62回年会
  • 発表場所: 横浜市、横浜国立大学教育人間科学部
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Environmental impacts associated with heavy mineral processing: Case study in Malaysia (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Otake
  • 学会等名: The World Forum Meeting and Conference “Resources and Sustainability”,
  • 発表場所: 秋田市、秋田大学
  • 年月日: 2015-09-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Effects of heavy mineral processing on stream waters in Malaysia as indicated by REE patterns, Pb and Fe isotopes (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Ito, T. Otake, S. Anraku, K. Shin, K. S. Ariffin, F. Y. Yeoh and T. Sato
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2015
  • 発表場所: チェコ, プラハ
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] Kinetics of Fe (III) mineral crystallization in the presence of Si at alkaline conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: P. C. M. Francisco, T. Sato and T. Otake
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2015
  • 発表場所: チェコ, プラハ
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] Fe isotope variations in ferruginous sedimentary rocks above Kuroko deposits in the Hokuroku district, Northeast Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Otake, R. Suzuki, R. Yamada, K. Shin, Y. Kon and T. Sato
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2015
  • 発表場所: チェコ, プラハ
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] Spatial distribution of chromium enrichment in the 3.2 Ga Moodies BIF, Barberton Greenstone Belt, South Africa (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ishikawa, T. Otake, T. Sato and T. Kakegawa
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2015
  • 発表場所: チェコ, プラハ
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] 粉末X線回折法とメスバウア分光法を用いた硫化鉱石鉱物組成の定量的評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 後藤翔太，大竹翼，川本大祐，横山拓史，伊藤真由美，佐藤努
  • 学会等名: 資源地質学会第65回年会講演会
  • 発表場所: 東京、東京大学小柴ホール
  • 年月日: 2015-06-24
• [学会発表] マレーシアの汚染河川における鉄・鉛同位体を用いた環境影響評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤茜，大竹翼，安楽総太郎，申基澈，kamar Shah Ariffin，Fei Yee Yeoh，佐藤努
  • 学会等名: 資源地質学会第65回年会講演会
  • 発表場所: 東京、東京大学小柴ホール
  • 年月日: 2015-06-24
• [学会発表] 黒鉱鉱床形成後に堆積した鉄・マンガン堆積岩に記録された鉄同位体分別 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大竹翼，鈴木陵平，山田亮一，申基澈，昆慶明，佐藤努
  • 学会等名: 資源地質学会第65回年会講演会
  • 発表場所: 東京、東京大学小柴ホール
  • 年月日: 2015-06-24
• [学会発表] 鉄鋼スラグの水和反応による道路用路盤材の強度発現 (2015)
  • 著者名/発表者名: 新井悠，佐藤努，大竹翼
  • 学会等名: 平成27年度資源・素材学会北海道支部春季講演会
  • 発表場所: 函館市、国際水産・海洋総合研究センター
  • 年月日: 2015-06-13
• [学会発表] 粉末Ｘ線回折法とメスバウア分光法を用いた硫化鉱石中の鉄および鉛鉱物組成の定量的評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 後藤翔太，大竹翼，川本大祐，横山拓史，伊藤真由美，佐藤努
  • 学会等名: 平成27年度資源・素材学会北海道支部春季講演会
  • 発表場所: 函館市、国際水産・海洋総合研究センター
  • 年月日: 2015-06-13
• [学会発表] 南アフリカバーバトン地域に産出する32億年前に形成された縞状鉄鉱層中のクロム 濃集の広がり (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川宏, 大竹翼, 佐藤努, 掛川武
  • 学会等名: 日本地球惑星連合大会2015年大会
  • 発表場所: 千葉市、幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] 道路用路盤材に用いる鉄鋼スラグの水和反応と硬化作用, (2015)
  • 著者名/発表者名: 新井悠, 大竹翼, 佐藤努
  • 学会等名: 日本地球惑星連合大会2015年大会
  • 発表場所: 千葉市、幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] The Relationship Between Smectite/ Illite Ratios and Diagenetic History of Sandstone Reservoir, Batu Ayau Formation, Upper Kutai Basin, East Kalimantan, Indonesia (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Puji Astuti, S. Surjono, I. Warmada, D.P. Kusuma, Y. Tsukada, T. Otake, and T. Sato
  • 学会等名: International Petroleum Technology Conference 2014
  • 発表場所: Kuala Lumpur Convention Center, Kuala Lumpur, Malaysia
  • 年月日: 2014-12-10 – 2014-12-12
• [学会発表] Environmental impacts associated with REE resources: case study of the tin tailing processing industry in Malaysia (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Otake, Akane Ito, Sotaro Anraku, Kamar Shah Ariffin, Fei Yee Yeoh, and Tsutomu Sato
  • 学会等名: 4th Asia Africa Mineral Resources Conference 2014
  • 発表場所: USTHB, Algiers, Algeria
  • 年月日: 2014-10-13 – 2014-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] 低温蛇紋岩化作用に伴う水素生成 ‐付随合金鉱物の役割‐ (2014)
  • 著者名/発表者名: 福原 直基, 佐藤 努, 大竹 翼
  • 学会等名: 第 58 回粘土科学討論会
  • 発表場所: 福島, 福島市A・O・Z
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] 鉄・マンガン堆積岩中のレアアースパターンと鉄同位体比から推定される黒鉱鉱床形成後の堆積環境の変遷 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大竹 翼, 鈴木 陵平, 山田 亮一, 申 基澈, 昆 慶明, 佐藤 努
  • 学会等名: 2014年度日本地球化学会年会
  • 発表場所: 富山, 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 2014-09-16 – 2014-09-18
• [学会発表] 南アフリカ・バーバトン地域ムーディーズ層群中の縞状 鉄鉱層中におけるクロム濃集の空間的広がり (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川 宏, 大竹 翼, 川井 洋二, 佐藤 努 , 掛川 武
  • 学会等名: 2014年度日本地球化学会年会
  • 発表場所: 富山, 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 2014-09-16 – 2014-09-18
• [学会発表] マレーシアの汚染河川における REE, U,および Th の地球 化学的挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 茜, 大竹 翼, 安楽 総太郎, Kamar Shah Ariffin, Fei Yee Yeoh, 佐藤 努
  • 学会等名: 2014年度日本地球化学会年会
  • 発表場所: 富山, 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 2014-09-16 – 2014-09-18
• [学会発表] Large Fe isotope fractionations in ferruginous sedimentary rocks above Kuroko deposits in the Hokuroku district (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Suzuki, Tsubasa Otake, Ryoichi Yamada, Ki-Cheoul Shin, Yoshiaki Kon, Tetsuro Yoneda, and Tsutomu Sato
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 11th annual meeting
  • 発表場所: 札幌, ロイトン札幌
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Anthropogenic influences on the geochemistry of stream waters in Malaysia : Effects of the tin tailing processing industry (2014)
  • 著者名/発表者名: Akane Ito, Tsubasa Otake, Sotaro Anraku, Kamar Shah Ariffin, Fei Yee Yeoh, and Tsutomu Sato
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 11th annual meeting
  • 発表場所: 札幌, ロイトン札幌
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] マレーシアにおける錫尾鉱から回収される重鉱物プロセシングによる環境影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 茜, 大竹 翼, 安楽 総太郎, Kamar Shah Ariffin, Fei Yee Yeoh, 佐藤 努
  • 学会等名: 資源地質学会第64回年会
  • 発表場所: 東京, 東京大学小柴ホール
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [学会発表] 秋田県北鹿地域にみられる黒鉱鉱床形成後に堆積した鉄･マンガン堆積岩に記録された大きな鉄の同位体分別 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 陵平, 大竹 翼, 山田 亮一, 申 基澈, 昆 慶明, 米田 哲朗, 佐藤 努
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: 千葉, 幕張メッセ
  • 年月日: 2014-04-30
• [学会発表] 南アフリカ・バーバトン地域に産出する約32 億年前の縞状鉄鉱層中にみられるクロムの濃集 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川 宏, 大竹 翼, 川井 洋二, 佐藤 努, 掛川 武
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: 千葉, 幕張メッセ
  • 年月日: 2014-04-30
• [学会発表] 海洋における酸化還元環境の変遷と元素濃集 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大竹 翼
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: 千葉, 幕張メッセ
  • 年月日: 2014-04-28
  • 招待講演