高次元数理統計解析と多元素同位体分析で読み解く深海底のレアアース濃集メカニズム

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14168
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 安川 和孝 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (00757742)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: レアアース泥 / 海底鉱物資源 / 深海堆積物 / 多変量解析 / 同位体分析

研究実績の概要

本研究は，有望な新規レアアース資源「超高濃度レアアース泥」の生成機構の解明を目的とする．本研究では，超高濃度レアアース泥が分布する南鳥島周辺の深海堆積物を対象に，(1) 独立成分分析とクラスター分析を組み合わせた高次元データ解析を行い，超高濃度レアアース泥を含む全堆積層の化学的特徴を客観的かつ網羅的に分離・抽出する．さらに，(2) 上記統計解析を基に，各堆積層の化学的特徴を代表する試料群を選定して多元素同位体分析を行い，各層が記録する具体的な地質現象 (海洋循環変動や物質供給源の変遷など) を読み解く．上記 (1) 及び (2) の結果を統合して，超高濃度レアアース泥を特徴づける物質や
プロセスの組合せを解明し，それらを説明可能な海洋学的・堆積学的メカニズムを考察する．
2019年度は，前年度のデータ解析により抽出された10個の堆積物クラスターから代表試料をそれぞれ1試料ずつ選定し，砕屑性成分の分離とその全岩化学組成分析およびSr-Nd-Pb同位体分析を行った．その結果，砕屑性成分は主としてアジア内陸部のタクラマカン砂漠～中国黄土平原に由来する風成塵から成ること，また，超高濃度レアアース泥直上には島弧起源の火山性砕屑成分の影響が見られることが明らかとなった．ただし超高濃度レアアース泥については，一般的な化学処理方法のみでは堆積物に含まれるリン酸カルシウム成分が完全に除去されず，信頼できる同位体シグナルを得るためには塩酸によるリン酸カルシウム溶解過程の追加など，処理方法の工夫が必要であることも分かった．

研究成果

• [雑誌論文] Chemostratigraphy of deep-sea sediments in the western North Pacific Ocean: Implications for genesis of mud highly enriched in rare-earth elements and yttrium (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Erika、Nakamura Kentaro、Yasukawa Kazutaka、Mimura Kazuhide、Fujinaga Koichiro、Iijima Koichi、Nozaki Tatsuo、Kato Yasuhiro
  • 雑誌名: Ore Geology Reviews 巻: 119 ページ: 103392～103392
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2020.103392
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Statistic and Isotopic Characterization of Deep‐Sea Sediments in the Western North Pacific Ocean: Implications for Genesis of the Sediment Extremely Enriched in Rare Earth Elements (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasukawa Kazutaka、Ohta Junichiro、Miyazaki Takashi、Vaglarov Bogdan Stefanov、Chang Qing、Ueki Kenta、Toyama Chiaki、Kimura Jun‐Ichi、Tanaka Erika、Nakamura Kentaro、Fujinaga Koichiro、Iijima Koichi、Iwamori Hikaru、Kato Yasuhiro
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 20 ページ: 3402-3430
  • DOI: https://doi.org/10.1029/2019GC008214
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Significant impacts of pelagic clay on average chemical composition of subducting sediments: New insights from discovery of extremely rare-earth elements and yttrium-rich mud at Ocean Drilling Program Site 1149 in the western North Pacific Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: Mimura Kazuhide、Nakamura Kentaro、Yasukawa Kazutaka、Machida Shiki、Ohta Junichiro、Fujinaga Koichiro、Kato Yasuhiro
  • 雑誌名: Journal of Asian Earth Sciences 巻: 186 ページ: 104059～104059
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2019.104059
  • 査読あり
• [学会発表] 多変量解析及び同位体分析に基づく北西太平洋深海堆積物の地球化学的特徴 (2020)
  • 著者名/発表者名: 安川和孝・田中えりか・宮崎隆・Vaglarov Bogdan・常青・大田隼一郎・中村謙太郎・藤永公一郎・町田嗣樹・岩森光・加藤泰浩
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2020年大会
• [学会発表] 新規スカンジウム資源としての南鳥島レアアース泥のポテンシャル (2019)
  • 著者名/発表者名: 安川和孝・大田隼一郎・見邨和英・田中えりか・高谷雄太郎・臼井洋一・藤永公一郎・町田嗣樹・野崎達生・飯島耕一・中村謙太郎・加藤泰浩
  • 学会等名: 第35回希土類討論会
• [学会発表] 統合的多変量解析に基づく北西太平洋深海堆積物の地球化学データ解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 安川和孝・中村謙太郎・藤永公一郎・岩森光・加藤泰浩
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] Geochemical Characterization of REY-Rich Mud in the Western North Pacific Ocean by an Integrated Multivariate Analysis (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Yasukawa, Kentaro Nakamura, Koichiro Fujinaga, Hikaru Iwamori, Yasuhiro Kato
  • 学会等名: Goldschmidt2019
  • 国際学会
• [学会発表] 南鳥島周辺レアアース泥の地球化学クラスター層序 (2019)
  • 著者名/発表者名: 安川和孝・田中えりか・宮崎隆・Vaglarov Bogdan・大田隼一郎・中村謙太郎・藤永公一郎・岩森光・加藤泰浩
  • 学会等名: 日本地質学会第126年学術大会