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2020 年度 実績報告書

高精度地球化学分析と数理手法で読み解く温室地球とレアアース資源生成の因果律

研究課題

研究課題/領域番号 20H02678
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)

研究分担者 宮崎 隆  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 主任研究員 (80371722)
大田 隼一郎  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (70793579)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードレアアース泥 / 地球システム / 同位体分析 / 多変量解析 / 物質循環
研究実績の概要

本研究の目的は,新生代初期の温室地球における高品位レアアース泥の成因を解明することである.そのために,温室地球で生じた海底堆積物の広域地球化学データセットの構築,多変量統計解析と同位体分析による環境・物質循環変動の痕跡の抽出,および上記項目の成果を制約条件とした海洋元素マスバランス計算によるレアアース泥生成過程の定量的検討を行う.2020年度は,北太平洋ODP Site 1215コア試料のオスミウム同位体分析およびインド洋ODP Site 738コア試料のバリウム同位体分析を実施した.その結果,Site 1215では,約5600万~5200万年前の非常に温暖な気候条件下における大陸の化学風化強度の変化を示唆するデータが得られた.また,Site 738については,約5600万年前の急激な温暖期における全岩炭酸塩試料の予察的なバリウム同位体分析を行い,大西洋における先行研究と矛盾のないデータが得られた.また,海洋におけるレアアース (ネオジム) の予察的なマスバランス計算を行い,特に高品位なレアアース泥が生成するための条件を理論的に検討した.その結果,新生代における大陸の風化強度の変動を考慮すると,総レアアース濃度5000 ppm以上の超高濃度レアアース泥が生成するには堆積速度が0.4 m/Myr以下となる必要があると示唆された.この理論計算については,今後本研究で得られる分析データを基にアップデートを行う予定である.また,北西太平洋のレアアース泥から分離した微細なマンガン酸化物 (マイクロマンガンノジュール) の分析・解析結果から,レアアース泥に含まれるコバルトやニッケルといった副産物レアメタルの資源ポテンシャルや,過去の海洋循環変動と元素濃集の関連性についての議論も行い,2本の査読付論文として成果公表を行った.

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

当初計画において2020年度に実施を予定していた南太平洋の堆積物コア・IODP Exp. 378 Site U1553の化学分析については,新型コロナウイルス感染拡大の影響により試料の到着が2021年3月下旬へと大幅に遅れたため,2021年度から本格的に作業を開始することとした.しかしながら,北太平洋および南インド洋の堆積物試料についてはオスミウム同位体分析とバリウム同位体分析を予定通り実施しており,良好なデータが得られている.また,北西太平洋のレアアース泥から分離した微細なマンガン酸化物 (マイクロマンガンノジュール) の分析・解析結果から,レアアース泥に含まれるコバルトやニッケルといった副産物レアメタルの資源ポテンシャルや,過去の海洋循環変動と元素濃集の関連性についての議論も行い,2本の査読付論文として成果公表を行った.以上のことから,当該年度の研究は概ね順調に進展しているといえる.

今後の研究の推進方策

今後は,当初予定通り南太平洋コア (IODP Site U1553) の全岩化学分析と炭素・酸素同位体分析を実施し,新生代初期の地球温暖化イベントの記録を復元すると共に,堆積物構成成分の変化を抽出するための多変量統計解析に着手する.その結果を基に,大陸の化学風化強度や海洋の生物生産性変動を議論するための分析試料 (オスミウム,ストロンチウム,バリウムの同位体分析対象試料) を選定し,分析作業を進める.また,引き続き,北太平洋やインド洋の堆積物試料について同位体分析を進め,データセットの拡充を図る.これらの結果を統合し,温室地球における地球表層の物質循環の変動を復元し,海洋のレアアースマスバランスモデルの制約条件とする.このモデル計算を基に,高品位なレアアース泥が深海底で広範囲に生成するために必要な条件を理論的に検討する.
新型コロナウイルス感染拡大の影響により,分析予定の見直しを要する場合には,対象試料の優先順位を明確にし,モデル制約の鍵となる重要な試料からなるべく効率的にデータを取得する.炭素・酸素同位体分析のための高知コアセンターへの出張が難しい場合には,担当者と相談しつつ,試料を郵送して代理での分析を依頼するなどの措置を検討する.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Stratigraphic Variations of Fe?Mn Micronodules and Implications for the Formation of Extremely REY-Rich Mud in the Western North Pacific Ocean2021

    • 著者名/発表者名
      Yasukawa Kazutaka、Kino Satoshi、Ohta Junichiro、Azami Keishiro、Tanaka Erika、Mimura Kazuhide、Fujinaga Koichiro、Nakamura Kentaro、Kato Yasuhiro
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 11 ページ: 270~270

    • DOI

      10.3390/min11030270

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Geochemical features of Fe-Mn micronodules in deep-sea sediments of the western North Pacific Ocean: Potential for co-product metal extraction from REY-rich mud2020

    • 著者名/発表者名
      Yasukawa Kazutaka、Kino Satoshi、Azami Keishiro、Tanaka Erika、Mimura Kazuhide、Ohta Junichiro、Fujinaga Koichiro、Nakamura Kentaro、Kato Yasuhiro
    • 雑誌名

      Ore Geology Reviews

      巻: 127 ページ: 103805~103805

    • DOI

      10.1016/j.oregeorev.2020.103805

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Geochemical Features of Redox-Sensitive Trace Metals in Sediments under Oxygen-Depleted Marine Environments2020

    • 著者名/発表者名
      Yano Moei、Yasukawa Kazutaka、Nakamura Kentaro、Ikehara Minoru、Kato Yasuhiro
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 10 ページ: 1021~1021

    • DOI

      10.3390/min10111021

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Stratigraphic variations in geochemistry and morphology of Fe-Mn micronodules: Implications for the formation process of extremely REY-rich mud in the western North Pacific Ocean2021

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Yasukawa, Satoshi Kino, Junichiro Ohta, Keishiro Azami, Erika Tanaka, Kazuhide Mimura, Koichiro Fujinaga, Kentaro Nakamura, Yasuhiro Kato
    • 学会等名
      Goldschmidt 2021 conference (virtual)
    • 国際学会
  • [学会発表] Preliminary report of IODP Expedition 378: South Pacific Paleogene Climate2021

    • 著者名/発表者名
      安川和孝,田中えりか,Deborah Thomas, Ursula Rohl, Laurel Childress, IODP Expedition 378 Science Party
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [学会発表] Os同位体分析に基づく古第三紀超温暖化イベントにおける化学風化フィードバックの考察2021

    • 著者名/発表者名
      池上翔,安川和孝,田中えりか,大田隼一郎,桑原佑典,矢野萌生,藤永公一郎,加藤泰浩
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [学会発表] Os同位体比層序に基づく南鳥島周辺深海堆積物の複数のレアアース濃度ピークの生成年代2021

    • 著者名/発表者名
      小田裕太,大田隼一郎,田中えりか,安川和孝,桑原佑典,矢野萌生,藤永公一郎,中村謙太郎,加藤泰浩
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [学会発表] 主要・微量元素組成データの独立成分分析に基づくレアアース泥の起源成分の空間分布2021

    • 著者名/発表者名
      平子雅啓,安川和孝,田中えりか,藤永公一郎,中村謙太郎,加藤泰浩
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [学会発表] 海洋のNd質量収支計算を用いた超高濃度レアアース泥の生成条件の制約2021

    • 著者名/発表者名
      安川和孝,平松彩人,河原畑智朱,見邨和英,田中えりか,大田隼一郎,藤永公一郎,中村謙太郎,加藤泰浩
    • 学会等名
      第37回希土類討論会
  • [学会発表] 独立成分分析に基づくレアアース泥の主要・微量元素組成の統計的特徴2021

    • 著者名/発表者名
      平子雅啓,安川和孝,田中えりか,藤永公一郎,中村謙太郎,加藤泰浩
    • 学会等名
      第37回希土類討論会
  • [学会発表] オスミウム同位体比層序に基づく南鳥島周辺深海堆積物の第2レアアース濃度ピークの堆積年代2021

    • 著者名/発表者名
      小田裕太,大田隼一郎,田中えりか,安川和孝,桑原佑典,矢野萌生,藤永公一郎,中村謙太郎,加藤泰浩
    • 学会等名
      第37回希土類討論会

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公開日: 2021-12-27  

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