| 研究課題/領域番号 |
15K05340
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
森下 祐一 静岡大学, 理学部, 教授 (90358185)
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| 研究分担者 |
比屋根 肇 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70192292)
臼井 朗 高知大学, 学内共同利用施設等, 特任教授 (20356570)
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| 研究期間 (年度) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| キーワード | 微小領域分析 / SIMS / プラチナ / 鉄マンガンクラスト / 海底鉱物資源 |
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| 研究実績の概要 |
海底鉱物資源の一つとして注目される鉄マンガンクラストには解明すべき点が多い。自動車の排ガス浄化装置に不可欠なレアメタルであるプラチナ (Pt) などの白金族元素は、現在は陸上の鉱床から供給されているが、鉄マンガンクラストにPtが含まれていることが知られている。本研究では、二次イオン質量分析法 (SIMS) による鉄マンガンクラストの微小領域Pt分析法を開発し、クラスト中でのPtの存在形態を解明することを第一の目的とする。
鉄マンガンクラストの主成分は鉄・マンガン酸化物である。層状マンガン酸化物の一種である低結晶質のvernaditeは粘土鉱物に類似した構造のため、SIMS分析のために必要な標準試料に適した大きな結晶が得られない。そこで、未知試料と同一組織を持つ鉄マンガンクラストに単位面積あたりの注入原子数を正確にコントロールしたイオンを注入した標準試料を用いる。未知試料と標準試料の同一組織はほぼ同一組成を持つため、対応する組織で分析すれば分析時に生じるマトリックス効果が相殺されることが期待される。一次イオンはCs+を用い、Pt-を測定した。
Ptには6つの同位体があるが、天然の同位体組成とイオン注入ビームの同位体組成が同一である保証はない。このため、鉄マンガンクラストへの注入量と同量のPtイオンをSiウエファに注入した試料の全Pt同位体を、分子イオンの妨害がない環境で測定することにより、注入イオンの同位体組成を求める。未知試料のPt分析では195Ptを測定するが、ここで求めた注入イオンの同位体組成から標準試料中の195Pt 濃度を計算し、Ptの定量値を求めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
鉄マンガンクラストは、水深800 - 2,400mの海山に分布しているために将来の開発が有望であると考えられているが、Ptなどのレアメタルを多く含んでいることが重要な特徴として挙げられる。これまでに全岩分析で鉄マンガンクラスト中のPtが地殻中の存在度に比べて1000倍程度濃集していることが報告されているが、鉄マンガンクラスト内部でPtがどのように分布しているかは明らかになっていない。
本年度は、Ptが濃集する組織を明らかにする目的で予察的な微小領域分析を行なった。北大西洋の南鳥島に近い海山から採取された鉄マンガンクラストを研究試料とし、vernaditeと基質のそれぞれで微小領域 (3 um x 3 um) 分析を行なった。その結果、vernaditeでは0.21 - 1.22 ppm、基質では検出限界（0.036 ppm）以下との定量分析の予察結果を得て、論文として公表した。
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| 今後の研究の推進方策 |
鉄マンガンクラストは組織が非常に複雑であるために、光学顕微鏡によるキャラクタリゼーションが困難である。走査電子顕微鏡や透過電子顕微鏡を使い、クラストの形態と化学組成などを調べたい。その上で、微小領域Pt分析に加え、鉄マンガンクラストの主成分であるFe, Mn濃度との関係やシリカ濃度、硫黄濃度との相関関係も微小領域で調べることとしている。また、生成メカニズムの対比のため、マンガン団塊の元素組成を検討に加えたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
年度途中での追加採択課題で、使用期間が短かったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
イオン注入試料を作成する。
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