外部資金

研究課題番号：15H05771

研究代表者：加藤泰浩

研究分担者：岩森光、中村謙太郎、尾上哲治、野崎達生

研究期間：2015年度– 2019年度

直接経費：154,500千円

2018年度 研究進捗評価：A

2020年度 研究進捗評価（検証）：A

【本研究課題の概要】

　現世の海底には、コバルトリッチクラスト、マンガン団塊、レアアース泥、熱水性硫化物など多様な鉱物資源が分布しています。これらは、過去約1億年にわたる海洋の様々なプロセスにより生成されたものです。また、それ以前の海底で生成された、より古い時代の鉱物資源は、海洋プレートの移動に伴い島弧や大陸縁辺に付加され、その一部は日本列島などの陸上付加体中に露出し、鉱床として開発されてきました。現在および過去の海底で生成した鉱物資源 (両者を合わせて『海の鉱物資源』と呼ぶ) は、生成時の海洋環境やグローバル物質循環の変動の産物として、相互に密接な関連を持つと考えられます。しかしながら、これまでの研究では、鉱床のタイプによって個別の成因論が構築されてきただけであり、多様な鉱物資源の成因を包括的に取り扱う枠組みは存在しませんでした。

　そこで本研究課題では、地球表面積の3分の1を占める最大の海洋である太平洋で、過去4億年にわたり生成された『海の鉱物資源』をグローバルな環境・物質循環変動をはじめとする地球システム進化の中に位置づけることで、従来にない包括的かつ統一的な資源成因論を構築することを目的としました。本研究課題により『海の鉱物資源』の分布を支配する因子の全容が解明されれば、海底鉱物資源と陸上鉱床の双方を俯瞰する、日本の資源戦略の新たなグランドデザインを提示することが可能となります。

【本研究課題の成果】

　本研究課題では、太平洋広域および南鳥島周辺海域と陸上付加体から採取された『海の鉱物資源』について、年代決定および成因解明を進めることで地球表層環境の変動とこれらの鉱物資源の生成についてのリンケージを解き明かし、超長期的な時間スケールにおける海洋の物理化学的プロセスとその変遷を俯瞰した包括的かつ統一的な資源成因論を構築することができました。さらに、対象とした『海の鉱物資源』の中でも特に有望な南鳥島レアアース泥については、本研究で取得した多様なデータを政府機関や企業と共有することで、効率的・経済的な開発システムの早期実現に向けた取り組みが既に進行しており、我が国の資源政策に多大なインパクトを与えることができました｡

【本研究課題に関連する代表的な論文】

• Ohta et al. "Fish proliferation and rare-earth deposition by topographically induced upwelling at the late Eocene cooling event." Scientific Reports 10, 9896 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-66835-8
• Tanaka et al. "Chemostratigraphy of deep-sea sediments in the western North Pacific Ocean: Implications for genesis of mud highly enriched in rare-earth elements and yttrium." Ore Geology Reviews 119, 103392 (2020). https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2020.103392 
• Yano et al., "Geochemical Features of Redox-Sensitive Trace Metals in Sediments under Oxygen-Depleted Marine Environments." Minerals 10, 1021 (2020). https://doi.org/10.3390/min10111021
• Machida et al. "Visualisation method for the broad distribution of seafloor ferromanganese deposits." Marine Georesources & Geotechnology 39, 267-279 (2019). https://doi.org/10.1080/1064119X.2019.1696432
• Mimura et al. "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." Journal of Asian Earth Sciences 186, 104059 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2019.104059
• Nozaki et al. "Miocene impact ejecta layer in the pelagic Pacific Ocean." Scientific Reports 9, 16111 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-52709-1
• Takaya, Y. "Experiments on Rare-Earth Element Extractions from Umber Ores for Optimizing the Grinding Process." Minerals 9, 239 (2019). https://doi.org/10.3390/min9040239
• Yasukawa et al. "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." Geochemistry Geophysics Geosystems 20, 3402-3430. (2019). https://doi.org/10.1029/2019GC008214
• Kashiwabara et al. "Synchrotron X-ray spectroscopic perspective on the formation mechanism of REY-rich muds in the Pacific Ocean." Geochimica et Cosmochimica Acta 240, 274-292 (2018). https://doi.org/10.1016/j.gca.2018.08.013
• Takaya et al. "The tremendous potential of deep-sea mud as a source of rare-earth elements." Scientific Reports 8, 5763 (2018).  https://doi.org/10.1038/s41598-018-23948-5
• Yasukawa et al. "A new and prospective resource for scandium: evidence from the geochemistry of deep-sea sediment in the western North Pacific Ocean." Ore Geology Review 102, 260-267 (2018) https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2018.09.001
• Yasukawa et al. "Earth system feedback statistically extracted from the Indian Ocean deep-sea sediments recording Eocene hyperthermals." Scientific Reports 7, 11304 (2017). https://doi.org./10.1038/s41598-017-11470-z
• Fujinaga et al. "Geochemistry of REY-rich mud in the Japanese Exclusive Economic Zone around Minamitorishima Island." Geochemical Journal 50, 575-590 (2016). https://doi.org/10.2343/geochemj.2.0432
• Iijima et al. "Discovery of extremely REY-rich mud in the western North Pacific Ocean." Geochemical Journal 50, 557-573 (2016). https://doi.org/10.2343/geochemj.2.0431
• Nakamura et al. "Acoustic characterization of pelagic sediments using sub-bottm profiler data: Implications for the distribution of REY-rich mud in the Minamitorishima EEZ, western Pacific." Geochemical Journal 50, 605-619 (2016). https://doi.org/10.2343/geochemj.2.0433
• Machida et al. "Geology and geochemistry of ferromanganese nodules in the Japanese Exclusive Economic Zone around Minamitorishima Island." Geochemical Journal 50, 539-555 (2016). https://doi.org/10.2343/geochemj.2.0419
• Onoue et al. "Bolide impact triggered the Late Triassic extinction in equatorial Panthalassa." Scientific Reports 6, 29609 (2016). https://doi.org/10.1038/srep29609
• 冨松ほか "大分県東部佐伯地域の秩父帯に産する層状マンガン鉱床の層序と放散虫化石年代." 地質学雑誌 122, 267-273 (2016). https://doi.org/10.5575/geosoc.2016.0015
• Yasukawa et al. "Tracking the spatiotemporal variations of statistically independent components involving enrichment of rare-earth elements in deep-sea sediments." Scientific Reports 6, 29603 (2016). https://doi.org/10.1038/srep29603