大河計画統括と航海調整

2013 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 海底下の大河：地球規模の海洋地殻中の移流と生物地球化学作用
• 研究課題/領域番号: 20109001
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 浦辺 徹郎 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 客員共同研究員 (50107687)
• 研究分担者: 沖野 郷子 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (30313191) ; 砂村 倫成 東京大学, 大学院理学系研究科, 助教 (90360867) ; 石橋 純一郎 九州大学, 理学府, 准教授 (20212920) ; 高井 研 独立行政法人海洋研究開発機構, 極限環境生物圏研究センター, プログラムディレクター (80359166) ; 鈴木 勝彦 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球内部変動研究センター, グループリーダー (70251329)
• 研究期間 (年度): 2008-11-13 – 2014-03-31
• キーワード: 海底下の大河 / 海底熱水活動 / 地下・海底下生物圏 / 化学合成熱水生態系 / 掘削 / 物質循環 / 生命の起源 / 海底資源

研究概要

地下・海底下に存在する大量の水は、流域の岩石との反応により、海洋を含む地球表層環境や生命活動に大きな影響を与えると考えられてきた。本研究では、海底下の水の流れを地質学的背景から４種類に分類し（４つの大河仮説）、鉱床形成を含めた物質循環システムと微生物生態系システムが４つの大河に対応して制御されていることを、期間中に実施した33の研究航海と物理・化学・生物・地質の分野横断的手法を通じて明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Metabolically active microbial communities in marine sediment under high-CO2 and low-pH extremes (2013)
  • 著者名/発表者名: Yanagawa K, Morono Y, de Beer D, Haeckel M, Sunamura M, Futagami T, Hoshino T, Terada T, Nakamura K, Urabe T, Rehder G, Boetius A, Inagaki F
  • 雑誌名: ISME J 巻: 7 ページ: 555-567
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of a new hydrothermal vent site in the Southern Mariana Trough based on geophysical surveys using the AUV Urashima (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, K., Toki, T., Mochizuki, N., Asada, M., Ishibashi, J., Nogi, Y., Yoshikawa, S., and Okino, K
  • 雑誌名: Deep-Sea Research Part I 巻: 74 ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] U-Th radioactive disequilibrium and ESR dating of a barite-containing sulfide crust from South Mariana Trough (2012)
  • 著者名/発表者名: Takamasa, A., S. Nakai, F. Sato, S. Toyoda, D. Banerjee, J. Ishibashi
  • 雑誌名: Quaternary Geochronology 巻: 15 ページ: 38-46
  • DOI: 10.1016/j.quageo.2012.12.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] IODP Expedition 331 finds enormous hydrothermally altered lithostratigraphy comparable to typical Kuroko deposits and chemically stratified hydrothermal fluid reservoir, and points to possible existence of functionally active microbial communities beneath the Iheya North hydrothermal system, the Okinawa Trough (2012)
  • 著者名/発表者名: Takai, K., Mottl, M. J., Nielson, S. H. H., and the IODP Expedition 331 Scientists
  • 雑誌名: Scientific Drilling 巻: 13 ページ: 19-27
  • 査読あり
• [雑誌論文] The alpha effectiveness of the dating ESR signal in barite (2012)
  • 著者名/発表者名: Toyoda, S., F. Sato, H. Nishido, M. Kayama, J. Ishibashi
  • 雑誌名: Radiation Measurements 巻: 47 ページ: 900-902
  • DOI: 10.1016/j.radmeas.2012.04.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geochemical origin of hydrothermal fluid methane in sediment-associated fields and its relevance with the geographical distribution of whole hydrothermal circulation (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawagucci, S., Ueno, Y., Takai, K., Toki, T., Ito, M., Inoue, K., Makabe, A., Yoshida, N., Muramatsu, Y., Takahata, N., Sano, Y., Narita, T., Teranishi, G., Obata, H., Nakagawa, S., Nunoura, T., and Gamo, T
  • 雑誌名: Chem. Geol
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2012.05.003.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geomorphological variations at hydrothermal sites in the southern Mariana Trough: Relationship between hydrothermal activity and topographic characteristics (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa S., K. Okino and M. Asada
  • 雑誌名: Marine Geology ページ: 303-306, 172-182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrothermal fluid flow system around the Iheya North Knoll in the mid-Okinawa Trough based on seismic reflection data (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsuji, T., Takai, K., Oiwane, H., Nakamura, Y., Masaki, Y., Kumagai, H., Kinoshita, K., Yamamoto, F., Okano, T., and Kuramoto, S
  • 雑誌名: J. Volcanol. Geotherm. Res 巻: 213 ページ: 41-50
  • DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2011.11.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Archaeal Diversity and Community Development in Deep-Sea Hydrothermal Vents (2011)
  • 著者名/発表者名: Takai, K., and Nakamura, K
  • 雑誌名: Curr. Opinion Microbiol 巻: 14 ページ: 282-291
  • 査読あり
• [雑誌論文] The role of seamounts in the transport of heat and fluids: relations among seamount size, circulation patterns, and crustal heat flow (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawada, Y., N. Seama, and T. Urabe
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 306 ページ: 55-65
  • 査読あり
• [雑誌論文] 深海熱水環境における非生物的な炭化水素合成:熱水実験による制約 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 勝彦, 吉崎 もと子
  • 雑誌名: 地球化学 巻: 44 ページ: 115-125
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isotopic variation of molecular hydrogen in 20 º-375 ºC hydrothermal fluids as detected by a new analytical method (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawagucci, S., Toki, T., Ishibashi, J., Takai, K., Ito, M., Oomori, T., and Gamo, T
  • 雑誌名: J. Geophys. Res 巻: 115 ページ: G03021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compositional, physiological and metabolic variability in microbial communities associated with geochemically diverse, deep-sea hydrothermal vent fluids (2010)
  • 著者名/発表者名: Takai, K., and Nakamura, K
  • 雑誌名: Geomicrobiology: Molecular & Environmental Perspective ページ: 251-283
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serpentinizedtroctolites exposed near the Kairei Hydrothermal Field, Central Indian Ridge: Insights into the origin of the Kairei hydrothermal fluid supporting a unique microbial ecosystem (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Nakamura, T.Morishita, W.Bach, F.Klein, K.Hara, K.Okino, K.Takai, H.Kumagai
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 280 ページ: 128-136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic structure of an oceanic core complex at the Southernmost Central Indian Ridge: Analysis of shipboard and deep-sea three-component magnetometer data (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, K.Okino, H.Kumagai
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems 巻: 10
  • 査読あり
• [雑誌論文] 熱水活動が海洋環境と深海生態系にもたらす影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 砂村倫成、野口拓郎、山本啓之、岡村慶
  • 雑誌名: 地学雑誌 巻: 118 ページ: 1160-1173
  • 査読あり
• [雑誌論文] 地球化学的手法による熱水活動変遷の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石橋純一郎, 中井俊一, 豊田新, 熊谷英憲, 野口拓郎, 石塚治
  • 雑誌名: 地学雑誌 巻: vol. 118, No. 6 ページ: 1186-1204
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abundance of Zetaproteobacteria within crustal fluids in back-arc hydrothermal fields of the Southern Mariana Trough (2009)
  • 著者名/発表者名: Kato, S., Yanagawa, K., Sunamura, M., Takano, Y., Ishibashi, J., Kakegawa, T., Utsumi, M., Yamanaka, T., Toki, T., Noguchi, T., Kobayashi, K., Moroi, A., Kimura, H., Kawarabayashi, Y., Marumo, K., Urabe, T., and Yamagishi, A
  • 雑誌名: Environ. Microbiol 巻: 67 ページ: 351-370
  • 査読あり
• [雑誌論文] 海底下の大河-海洋地殻内熱水循環の多様性と生物地球化学プロセス- (2009)
  • 著者名/発表者名: 浦辺徹郎、沖野郷子、砂村倫成、石橋純一郎、高井研、鈴木勝彦
  • 雑誌名: 地学雑誌 巻: 118 ページ: 1027-1036
  • 査読あり
• [雑誌論文] H_2 generation by experimental hydrothermal alteration of komatiitic glass at 300 °C and 500 bars (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshizaki, M., Shibuya, T., Suzuki, K., Shimizu, K., Nakamura, K., Takai, K., Maruyama, S
  • 雑誌名: Geochem. J 巻: 43 ページ: e17-e22
  • 査読あり
• [学会発表] Geophysical mapping along the Central Indian ridge: summary of past Japanese cruises (2012)
  • 著者名/発表者名: Okiino, K
  • 学会等名: The First Korea-Japan Marine Gepsciences Symposium
  • 発表場所: ソウル(韓国)
  • 年月日: 20120416-17
• [学会発表] Chemical characteristics of magma and related seafloor sulfide deposits on back-arc spreading center and off-ridge volcanoes in Southern Mariana Trough (2012)
  • 著者名/発表者名: Urabe, T., S. Kanamori, J. Ishibashi, H. Sato, S. Kato, ,and S. Toyoda
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: SanFrancisco, USA
  • 年月日: 2012-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] Microbiological production and ecological flux of northwestern subduction hydrothermal systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Sunamura, M., Okamura, K., Noguchi, T., Yamamoto, H., Fukuba, T., & Yanagawa, Sunamura, M., Okamura, K., Noguchi, T., Yamamoto, H., Fukuba, T., & Yanagawa, Sunamura, M., Okamura, K., Noguchi, T., Yamamoto, H., Fukuba, T., & Yanagawa, K
  • 学会等名: American Geophysical Union 2012 Fall Meeting
  • 発表場所: SanFrancisco, USA
  • 年月日: 2012-12-04
• [学会発表] Post-drilling hydrothermal vent and associated biological activities seen through artificial hydrothermal vents in the Iheya North field, Okinawa Trough (2012)
  • 著者名/発表者名: Takai, K., Kawagucci, S., Miyazaki, J., Watsuji, T., Ishibashi, J., Yamamoto, H., Nozaki, T., Kashiwabara, T., Shibuya, T
  • 学会等名: 2012 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: SanFrancisco, USA
  • 年月日: 2012-12-04
• [学会発表] Occurrence of sulfides accompanied by abundant clay minerals revealed by shallow drilling in an active seafloor hydrothermal field in the Okinawa Trough, back-arc basin (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishibashi J., et al.
  • 学会等名: 34th International Geological Congress
  • 発表場所: Brisbane (Australia)
  • 年月日: 2012-08-06
• [学会発表] Exploration of limits of life and unseen microbial potentials in the Deep Biosphere (2012)
  • 著者名/発表者名: Takai, K
  • 学会等名: 34th International Geological Congress (IGC)
  • 発表場所: Brisbane (Australia)
  • 年月日: 2012-08-06
• [学会発表] Oceanic detachments: implication for spatial and temporal variation of melt supply (2011)
  • 著者名/発表者名: Okino, K
  • 学会等名: Workshop: Ocean Mantle Dynamics: from Spreading Center to Subduction Zone
  • 発表場所: 東京大学柏キャンパス
  • 年月日: 20111003-06
  • 招待講演
• [図書] アストロバイオロジー (山岸明彦編) (2013)
  • 著者名/発表者名: 高井研 (共著)
  • 総ページ数: 200-211 (141)
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 海底鉱物資源の産業利用」(飯笹幸吉編) (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島茂明、岡村慶、砂村倫成 (共著)
  • 総ページ数: 17-29, 41-45, (237)
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 生命はなぜ生まれたのか-地球生物の起源の謎に迫る- (2011)
  • 著者名/発表者名: 高井研
  • 総ページ数: 241
  • 出版者: 幻冬舎
• [図書] Subseafloor Biosphere Linked to Hydrothermal Systems
  • 著者名/発表者名: Ishibashi J., Okino K., Sunamura M. eds
  • 総ページ数: 460
  • 出版者: Springer (印刷中)
• [備考]
  • URL: http://www-gbs.eps.s.u-tokyo.ac.jp/~taiga/Home.html
• [産業財産権] レアアースの回収方法 (2012)
  • 発明者名: 高橋嘉夫、宮地亜沙美、近藤和博
  • 権利者名: 国立大学法人広島大学、アイシン精機株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願 2012-085321
  • 出願年月日: 2012-04-04
• [産業財産権] 海底熱水鉱物資源の回収方法及び回収システム (2012)
  • 発明者名: 高井研他13名
  • 権利者名: 高井研他13名
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2012-026705
  • 出願年月日: 2012-01-27
  • 外国