海底メタンハイドレート層の研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11204203
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 松本 良 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (40011762)
• 研究分担者: 芦 寿一郎 東京大学, 海洋研究所, 助教授 (40251409) ; 荻原 成騎 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (50214044) ; 増田 昌敬 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50190369) ; 木下 正高 海洋科学技術センター, 深海研究部, 研究副主幹(研究職) (50225009) ; 松田 博貴 熊本大学, 理学部, 助教授 (80274687)
• キーワード: ドロマイト・チムニー / メタン湧水 / 酸素同位体組成 / 炭素同位体組成 / 硫酸還元 / 黒島海元

研究概要

1,沖縄県石垣島南方沖に位置する水深約600メートルの黒島海台の潜水調査を行い、多数の炭酸塩のサンプル、底質の泥、基盤岩と考えられる島尻層の泥岩、堆積物から絞り取つた間隙水、海底付近の海水を採取した。炭酸塩岩類には2つのタイプがあり、チムニー状のものは全てドロマイトから成ること、海底を固結するものはカルサイトから成ることを明らかにした。ドロマイトの炭素は著しくC-13に欠乏しており、メタンの関与を示唆する。酸素同位体組成は、海水組成、水温から予測される値より若干重い。これらのデータは、ドロマイトの生成がメタンハイドレートの分解に由来するメタンガスに強く支配されていることを意味する。海底環境でドロマイトが生成するには溶液(海水)の硫酸イオン濃度が減少することが有利である。メタンの湧出による硫酸還元反応が、一方で硫酸濃度を低下させ他方でアルカリ度を大きくしたことが、ドロマイト生成に直接関与したと考えられる。間隙水、湧水の直接測定からも塩分濃度の低下や酸素同位体組成の異常が認められ、黒島海丘の海底からメタンハイドレート由来のメタンが湧出していることが支持された。
2,現在の海底での現象を地質時代の岩石に見るため、黒島海丘と同じ島尻層が露出している沖縄県知念村の大露頭の調査を行った。ここでは、島尻層が緩く傾動しながら知念砂層に覆われ、ついに塊状の琉球石灰岩に覆われる様子が観察される。島尻層の最上部と知念層の基底部分にドロマイトから成るノジュールが多産し、中には、チムニー状のものも見られた。また、同位体組成も黒島海丘と同様の特徴を示した。これらの観察事実は、島尻層の傾動と隆起、それに引き続く知念層の堆積のころに、メタンの上昇、湧出が在ったことを強く示唆する。
3,南海トラフでの学術ボーリングを実現するためのワークショップを複数回開き、データの収集を行った。提案書を3月中にまとめる計画で作業を進めている。

研究成果

• [文献書誌] 戸丸 仁, 松本 良, 町山栄章, 岩瀬良一, 武内里香: "黒島海丘の例湧水と堆積物間隙水の化学組成"深海研究. NO.19. 1-8 (2001)
• [文献書誌] 町山栄章, 松本 剛, 松本 良, 服部睦男, 岡野真治, 久保雄介: "しんかい2000黒島海丘専攻調査(NTO1-05LG1航海)の概要"深海研究. NO.19. 45-60 (2001)
• [文献書誌] Rika Takeuchi, Hikeaki Machiyama, Ryo Matsumoto: "The formation process of the cold seep carbonates at the Kuroshima Knoll"Jamstec Journal of Deep Sea Research. NO.19. 61-76 (2001)
• [文献書誌] 荻原成騎, 濱田欣孝, 松本 良, 戸丸 仁, 芦寿一郎, 広木義久: "南海トラフ海底堆積物のバイオマーカー組成"深海研究. NO.19. 155-160 (2001)
• [文献書誌] 松本 良: "メタンハイドレートの分布、産状、メタン量"海洋と生物136. 23巻5号. 439-445 (2001)
• [文献書誌] 松本 良: "深海掘削計画によるメタンハイドレート掘削"海洋と生物136. 23巻5号. 465-471 (2001)
• [文献書誌] 奥田義久, 松本 良: "天然ガスの高度利用技術"エヌティーエス. 770 (2001)