2020 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of a unified theory of global environmental changes and resource generation
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20H05658
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
加藤 泰浩 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40221882)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩森 光 東京大学, 地震研究所, 教授 (80221795)
安川 和孝 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (00757742)
藤永 公一郎 千葉工業大学, 次世代海洋資源研究センター, 上席研究員 (90409673)
町田 嗣樹 千葉工業大学, 次世代海洋資源研究センター, 上席研究員 (40444062)
大田 隼一郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (70793579)
野崎 達生 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(海底資源センター), グループリーダー代理 (10553068)
高谷 雄太郎 早稲田大学, 理工学術院, 主任研究員(研究院准教授) (10636872)
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| Project Period (FY) |
2020-08-31 – 2025-03-31
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| Keywords | 海底鉱物資源 / 資源探査 / グローバル物質循環 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度において研究代表者らは，南鳥島EEZを含む北西太平洋の海底堆積物の全岩化学組成データを解析し，研究代表者らの先行研究で構築していたEEZ内の化学層序がEEZの外部にもそのまま拡張できることを明らかにした．これにより，北西太平洋の海山群が林立する海域の深海盆の堆積層序を対応づけることが可能となり，南鳥島EEZ内に見られる超高濃度レアアース泥は北西太平洋に広く分布していることを明らかにすることができた．また，国際深海科学掘削計画 (IODP) により採取された南北太平洋の遠洋性粘土を含む掘削コア試料を用いて，イクチオリス層序にベイズ推定を取り入れた新たなアプローチに基づく堆積年代決定と広域的な化学層序対比を行った．その結果，北太平洋の特定の緯度帯において約5,000万年間という長期にわたり高品位なレアアース泥層が堆積していたことを明らかにした．これらの研究と並行して，イクチオリス層序を用いた遠洋性粘土の堆積年代決定を精緻化・効率化するために，深層学習モデルに基づく画像認識手法を用いたイクチオリス化石の鑑定の自動化も進めている。さらに，地球環境変動の解読とグローバル物質循環の解明については，南太平洋ラウ海盆の海底掘削コア試料の全岩化学組成とOs同位体比の分析・解析により，過去30万年間の氷期-間氷期サイクルに連動して海水のOs同位体比が変動していることを見出した．この成果は，近年の地球温暖化で注目を集めている氷床体積の変動が，大気・海洋・生物圏のみならず，固体地球圏のプロセスにも影響しうることを示した点で画期的といえる．これは従来，大陸と海底火山で別個に議論されていたが，本研究ではそれらの影響を統合的に海水のOs同位体比から復元し，新しい地球化学的証拠を提示することに成功した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究代表者らは，太平洋全域で採取された遠洋性粘土試料の全岩化学分析，同位体比分析，顕微鏡観察，鉱物組成分析を行い，研究代表者らが既に構築していた南鳥島EEZ内の化学層序を太平洋全域にも拡張できることを明らかにした．また，遠洋性粘土のOs同位体年代測定に加え，イクチオリス層序にベイズ推定を取り入れた新たなアプローチに基づく高精度な堆積年代手法の確立にも成功した．これらの成果は，すでにOre Geology ReviewsやMineralsなどの国際誌に公表したほか，国際・国内学会でも発表している．さらに，当初2023年度から開始する予定であった地球環境変動の解読とグローバル物質循環の解明についても，南太平洋ラウ海盆の遠洋性粘土から，過去30万年間の氷期-間氷期サイクルに連動して海水のOs同位体比が変動していることを見出すことに成功し，海洋Osマスバランスシミュレーションにより詳しく検討した結果，大陸氷床の発達／縮小に伴って陸上岩石の風化および海底熱水活動が変化していたことが示唆された．この成果は，近年の地球温暖化で注目を集めている氷床体積の変動が，大気・海洋・生物圏のみならず，固体地球圏のプロセスにも影響しうることを示した点で画期的といえる．これまで，数百万年以上の長期では「固体地球のプロセスが地球の気候を支配する」という因果関係が知られていたが，本研究により，氷期－間氷期サイクルという数万年スケールの変動においては「気候変動に対して固体地球が鋭敏に応答する」という逆の因果関係が存在することが示された．本成果はScientific Reports誌に発表するとともにプレスリリースを行い，新聞やネットニュースにも掲載された．以上のことから，本研究は当初の目標に向けて予定を上回るペースで進捗しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も，当初の研究計画に従って研究を進展させていく．これまでと同様に，試料採取，基礎記載，全岩化学分析，高精度Sr－Nd－Pb同位体分析，Os同位体およびイクチオリス層序による年代決定の各項目について研究を遂行する．さらに，既に取得したデータと合わせて有用元素を含む主成分元素および微量元素を網羅した膨大な組成データセットを構築するとともに，独立成分分析などによる統計解析を引き続き実施し，遠洋性粘土の化学組成の時間変化や堆積層の削剥の記録を網羅的に把握する．これにより，海洋の深層循環のパターンと消長を読み解き、その変動を支配する要因について，過去の地球の大陸配置やバックグラウンド環境の変遷 (大陸氷床の消長等) に着目して考察する．堆積物のSr－Nd－Pb同位体比からは，遠洋性粘土を構成する砕屑性成分の供給源 (ユーラシア大陸、アメリカ大陸、オーストラリア大陸等) を識別し，プレート移動や気候変動と物質循環の関連を読み解く．また，風成塵の成分から陸上環境および大気循環についての情報も取得することで，地球表層環境における物理化学的な変動の全貌を描き出す．
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Research Products
(29 results)
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[Presentation] Shallow-water carbonates off Minamitorishima and their depositional settings/history2020
Author(s)
Aftabuzzaman, Md., Yomogida, K., Suzuki, S., Takayanagi, H., Ishigaki, A., Machida, S., Asahara, Y., Yamamoto, K., Hirano, N., Sano, S.-I., Chiyonobu, S., Bassi, D. and Iryu, Y.
Organizer
日本サンゴ礁学会第23回大会
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