画期的な海底鉱物資源としての含金属堆積物の包括的研究

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22226015
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 加藤 泰浩 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40221882)
• 研究分担者: 岩森 光 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (80221795) ; 中村 謙太郎 独立行政法人海洋研究開発機構, プレカンブリアンエコシステムラボラトリー, 研究員 (40512083)
• キーワード: 海底鉱物資源 / 資源探査 / グローバル物質循環

研究概要

本年度は，前年度までに確保された3,254個の試料について，粉末X線回折装置（XRD）と蛍光X線分析装置（XRF），および誘導結合プラズマ質量分析装置（ICP-MS）を用いて，鉱物同定と全岩化学分析（主成分元素およびレアアースを含む微量元素）を行った．その結果から，太平洋全域における高レアアース含金属堆積物“レアアース泥”（REY = 400～2,000 ppm）の大まかな分布を明らかにすることができた．この結果をみると，レアアース泥は南太平洋東部および北太平洋中央部に広く分布し，その層厚は10～70 mに達する．これらが分布域に一様に分布すると仮定すると，その資源量は陸上鉱床の埋蔵量の1,000 倍を超える莫大なものであることが明らかとなった．また，鉱物同定結果および全岩化学分析結果から，レアアース泥中のレアアースは，熱水起源の鉄マンガン懸濁物質や火山砕屑物起源のフィリップサイトによって吸着・濃集していることが示唆される．この研究成果は，2011年7月4日に英国のNature Geoscience誌の電子版に掲載された．このレアアース大鉱床の発見のニュースは，当日の国内のほとんどすべての主要紙の1面や朝7時のNHKニュースでもトップニュースとして報道され，ロイター，BBC，ウォールストリートジャーナルなどの海外主要メディアにも大きく取り上げられた．

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本研究により，太平洋の広い範囲に新たなレアアース資源が存在することが明らかとなり，その成果をNature Geoscience誌に発表することができた．また，この成果は当日の国内のほとんどすべての主要紙の1面や朝7時のNHKニュースでもトップニュースとして報道され，ロイター，BBC，ウォールストリートジャーナルなどの海外主要メディアにも大きく取り上げられるなど，社会に大きなインパクトを与えた．

今後の研究の推進方策

今後はより詳細に太平洋のレアアース泥の分布範囲を明らかにしていくともに，日本の排他的経済水域（EEZ）内のサンプルの調査も行う予定である．またそれに加えて，レアアースの濃集機構の解明や，実際の開発（揚泥・製錬法）に向けた研究も行っていく．

研究成果

• [雑誌論文] Iron-based microbial ecosystem on and below the seafloor: a case study of hydrothermal fields of the Southern Mariana Trough (2012)
  • 著者名/発表者名: Kato, S., Nakamura, K., Toki, T., Ishibashi, J. –I., Tsunogai, U., Hirota, A., Ohkuma, M., and Yamagishi, A.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiological Chemistry 巻: 3 ページ: 該当無し
  • DOI: doi: 10.3389/fmicb.2012.00089
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of new hydrothermal activity and chemosynthetic fauna on the Central Indian Ridge at 18-20S (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, K., Watanabe, H., Miyazaki, J. et al.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7 ページ: e32965
  • DOI: doi:10.1371/journal.pone.0032965
  • 査読あり
• [雑誌論文] 実験的手法に基づく鉱物トラッピング進行速度の予測－日本国内におけるCO2貯留候補地選定へ向けた一指標－ (2012)
  • 著者名/発表者名: 高谷雄太郎・中村謙太郎・加藤泰浩
  • 雑誌名: Journal of the Mining and Materials Processing Institute of Japan 巻: 128 ページ: 94-102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deep-sea mud in the Pacific Ocean as a potential resource for rare-earth elements (2011)
  • 著者名/発表者名: Kato, Y., Fujinaga, K., Nakamura, K., Takaya, Y., Kitamura, K., Ohta, J., Toda, R., Nakashima, T. and Iwamori, H.
  • 雑誌名: Nature Geoscience 巻: 4 ページ: 535-539
  • DOI: doi: 10.1038/NGEO1185
  • 査読あり
• [雑誌論文] The early Miocene (~25 Ma) volcanism in the northern Kyushu-Palau Ridge, enriched mantle source injection during rifting prior to the Shikoku backarc basin opening (2011)
  • 著者名/発表者名: Haraguchi, S. Ishii, T., Kimura, J. -I. and Kato, Y.
  • 雑誌名: Contributions to Mineralogy and Petrology 巻: 163 ページ: 483-504
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大気－海洋ボックスモデルによる暁新世/始新世境界温暖化極大の発生原因の定量的検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 安川和孝・加藤泰浩
  • 雑誌名: 地質学雑誌 巻: 117 ページ: 217-237
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高知県安芸地域に分布する層準規制型Fe-Mn鉱床のレアアース資源ポテンシャル (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤永公一郎・野崎達生・中山健・加藤泰浩
  • 雑誌名: 資源地質 巻: 61 ページ: 1-11
  • 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: Current Opinion in Microbiology 巻: 14 ページ: 282-291
  • 査読あり
• [学会発表] Deep-sea sediments in the Pacific Ocean as a new mineral resource for rare-earth elements and a monitor for mantle activity (2012)
  • 著者名/発表者名: Kato, Y.
  • 学会等名: Dynamics and Evolution of the Earth’s Interior: special emphasis on the role of fluids
  • 発表場所: Tottori, Blanc Art Misasa
  • 年月日: 20120318-20120321
  • 招待講演
• [学会発表] Pb isotopic compositions of hydrothermal deposits in the Japanese island arc as a tracer of slab-fluids (2012)
  • 著者名/発表者名: Fujinaga, K., Kato, Y., Hieda, Y., Takaya, Y., Tanimizu, M., Nakamura, H. and Iwamori, H.
  • 学会等名: Dynamics and Evolution of the Earth’s Interior: special emphasis on the role of fluids
  • 発表場所: Tottori, Blanc Art Misasa
  • 年月日: 20120318-20120321
• [学会発表] 拓洋第5海山に分布するFe-Mnクラスト表面試料のOs同位体比および微量元素組成の地球化学的特徴
  • 著者名/発表者名: 得丸絢加・野崎達生・鈴木勝彦・高谷雄太郎・藤永公一郎・加藤泰浩・常青・浦辺徹郎・臼井朗
  • 学会等名: 日本地球化学会
  • 発表場所: 札幌，北海道大学
• [学会発表] Re-Os ages of Besshi-type massive sulfide deposits associated with in-situ basalt as a new age constraint for ridge subduction
  • 著者名/発表者名: Nozaki, T., Kato, Y., Suzuki, K., Takaya, Y. and Nakayama K.
  • 学会等名: 21st V.M. Goldschmidt conference
  • 発表場所: Prague, Czech
• [学会発表] 太平洋に分布するレアアース資源泥の包括的研究
  • 著者名/発表者名: 加藤泰浩・藤永公一郎・中村謙太郎・髙谷雄太郎・北村健一・大田隼一郞・戸田隆一・中島拓也・岩森光
  • 学会等名: 資源地質学会
  • 発表場所: 東京，東京大学
• [学会発表] レアアース資源泥－新たなレアアース資源としての深海底堆積物－
  • 著者名/発表者名: 藤永公一郎・加藤泰浩・中村謙太郎・髙谷雄太郎・北村健一・大田隼一郞・戸田隆一・中島拓也・岩森光
  • 学会等名: 資源地質学会
  • 発表場所: 東京，東京大学
• [学会発表] 南鳥島周辺の排他的経済水域内で見つかったマンガンノジュールフィールド
  • 著者名/発表者名: 町田嗣樹・藤永公一郎・加藤泰浩・石井輝秋・野崎達生・平野直人
  • 学会等名: 資源地質学会
  • 発表場所: 東京，東京大学
• [学会発表] 北海道下川および宮崎県槇峰別子型鉱床のRe-Os年代－Kula海嶺沈み込み現象の追跡－
  • 著者名/発表者名: 野崎達生・加藤泰浩・鈴木勝彦・髙谷雄太郎・中山健
  • 学会等名: 資源地質学会
  • 発表場所: 東京，東京大学
• [学会発表] 実験的手法による本邦グリーンタフ地域におけるCO2固定効率の推定
  • 著者名/発表者名: 髙谷雄太郎・中村謙太郎・加藤泰浩
  • 学会等名: 資源地質学会
  • 発表場所: 東京，東京大学
• [学会発表] Marine Os isotopic variations during the glacial-interglacial cycles as inferred from the Lau basin carbonates
  • 著者名/発表者名: Fujinaga, K., Kato, Y., Nozaki, T. and Suzuki, K.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
  • 発表場所: 千葉，幕張メッセ
• [学会発表] The evolution of the Pacific Ocean during the Cenozoic
  • 著者名/発表者名: Kato, Y., Fujinaga, K., Nakamura, K., Takaya, Y., Kitamura, K. and Iwamori, H.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
  • 発表場所: 千葉，幕張メッセ
• [学会発表] Toward decoding environmental changes in the Pacific Ocean during the Cenozoic by using DSDP/ODP cores
  • 著者名/発表者名: Kato, Y., Fujinaga, K., Nakamura, K., Takaya, Y., Kitamura, K. and Iwamori, H.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
  • 発表場所: 千葉，幕張メッセ
• [学会発表] Pb isotopic compositions of hydrothermal deposits in the Japanese island arc as a tracer of slab-fluids
  • 著者名/発表者名: Fujinaga, K., Kato, Y., Takaya, Y., Tanimizu, M. and Iwamori, H.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
  • 発表場所: 千葉，幕張メッセ
• [備考] 全く新しいタイプのレアアースの大鉱床を太平洋で発見（東大工学部プレスリリース）
  • URL: http://www.t.u-tokyo.ac.jp/epage/release/2011/070401.html