2022 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of an efficient exploration method for seafloor ferromanganese deposits by the integrated analysis of geology, physics, chemistry and statistics
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21H04667
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安川 和孝 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (00757742)
大田 隼一郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (70793579)
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)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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| Keywords | マンガンノジュール / 南鳥島EEZ / マイクロXRF / Re-Os同位体年代測定 / 海底音響反射強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微小部蛍光X線分析装置（マイクロXRF）を用いてYK17-11C航海で採取したマンガンノジュール（各サンプリング地点の代表性をCTデータに基づき考慮）の微細な化学構造を明らかにし、ノジュールの広域分布との対応を検討した。
また、代表的なFe-Mn層構造を示す試料について、全ての化学データと成長過程を解釈するために重要な形成年代を求めるため、Re-Os同位体分析を継続し、分析試料を追加した。得られたOs同位体比変動と海洋のOs同位体比経年変化曲線を対比し、マルコフ連鎖モンテカルロ法ベイス推定を用いたより信頼性の高い年代決定を行なった。昨年度の分析結果も含め総括すると、南鳥島周辺の広範囲に分布するマンガンノジュールは全て共通する成長履歴をたどっており、40から25 Maに成長を開始し、25から20 Maごろに成長停止、1500から1800万年間におよぶ長期の成長間隙（ハイエイタス）を経て、10から5 Maに成長を再開し、3から2 Maごろの短期間のハイエイタスを挟んで現在に至って成長していることが判明した。成長速度も百万年に3.0 mm程度と一様であったことが判明した。
さらに、既存の海底音響反射強度データについて、反射強度ヒストグラムに対するピークフィット解析を行って、しんかい6500を用いた観察によって得られているマンガンノジュールの分布様態（粒径分布や分布密度）との対応関係の概査を行った。その結果、反射強度ヒストグラム（dB値分布）が３つの独立した正規分布の重ね合わせで説明できることがわかった。そして、各正規分布のピークに相当する反射強度dB値は、それぞれ異なるノジュール分布様態を反映している。このことから、資源探査の対象となりうるマンガンノジュール密集域に対応する反射強度範囲を客観的に抽出し、今後、有望海域を絞り込むにあたり重要な制約条件を与えることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、YK17-11C航海の全ての対象試料について、マイクロXRFを用いたマッピング分析を完了し、マップデータの独立成分分析・詳細化学分析・顕微鏡観察にも順次着手し解析を進めた。詳細化学分析については、Re-Os同位体分析を継続し、分析試料を追加した。その結果、研究実績の概要に記載したとおり、本研究対象海域におけるFe-Mn酸化物の成長過程の全貌を明らかにすることができた。
一方、既存の海底音響反射強度データ（dB値）とマンガンノジュールの分布様態（粒径分布や分布密度）の対応関係の概査については、反射強度ヒストグラムに対するピークフィット解析によって抽出された３つの正規分布のうちの１つのdB値範囲に絞ってより詳細な解析を行えばよいという、今後、有望海域を絞り込んでゆくにあたり重要な視点を獲得することができた。
さらに、今年度までにRe-Os同位体分析を実施した全試料について、今後PbおよびNd同位体分析を実施するための予備実験を実施した。その結果、従来の前処理（PbおよびNdの化学抽出作業）の手法が、本研究対象試料においても適用可能であることを確認した。これにより、来年度直ちにPbおよびNd同位体分析を実施するための体制が整った。
以上のように、本研究課題で行う全ての項目につき、概ね当初の予定どおりに進行中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、YK18-08、およびYK19-05S航海で採取された試料のマイクロXRFを継続して実施する。さらに、YK10-01、YK16-01、YK17-11C各航海によって得られた試料のマップデータの独立成分分析・詳細化学分析・顕微鏡観察などの分析・解析は、今年度同様に、マッピング分析が終了した試料から随時進める予定である。一方、今年度までにRe-Os同位体分析を終えた各代表サンプルについて、PbおよびNd同位体分析を実施する。その際、分析の『高空間分解能化』を図るためにマイクロドリルを用いた同位体分析用粉末のサンプリングを採用することによって、Fe-Mn酸化物の起源となった水塊の時空間変遷、つまり、レアメタル濃集層がいつどの様な組成の海水から形成される（された）のか（環境・時代因子）が、より詳細に明らかになることが期待される。
同時に、ピークフィット解析をベースとした既存の海底音響反射強度データの解析を継続して実施し、資源探査の対象となりうるマンガンノジュール密集域における反射強度ヒストグラム（dB値分布）とマンガンノジュールの分布様態（粒径分布や分布密度）の対応関係の精査を行う。
以上の、化学組成データから得られるFe-Mn酸化物各層の化学的特徴、および反射強度データから得られるFe-Mn酸化物分布の地質学的特徴に加え、既存のCTデータ（令和3年度に解析済み）から得られるFe-Mn酸化物単体の物理的特徴を総括して、南鳥島EEZ内のマンガンノジュール密集域から具体的な有望海域を複数抽出する。さらに、抽出された未調査有望海域が高い資源ポテンシャルを有することを検証するために、当該海域を対象とした地質状況の観察・試料採取のための調査航海計画を立案し、東京大学大気海洋研究所が行っている「深海潜水調査船支援母船よこすか共同利用公募」に応募し、令和6年度内での調査航海の実施を目指す。
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