【研究分野】地球・資源システム工学

【研究領域課題番号】15H06144 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋資源 / 地球化学 / 多変量解析 / 独立成分分析 / 岩石・鉱物・鉱床学

【研究成果の概要】

本研究は，日本の南鳥島周辺の排他的経済水域 (EEZ) で近年発見され，新規レアアース資源として有望視されている「超高濃度レアアース泥」の生成機構を解明することを目的とする．本研究では，平成27年度までに南鳥島EEZ内で採取された深海堆積物1192試料 (うち本研究による新規データ625試料) の多元素組成データセットを構築し，独立成分分析による多変量解析を実施した．その結果，南鳥島EEZの深海堆積物の化学組成は，5つの独立な成分から構成されることが分かった．それらの深度方向変化の特徴から，超高濃度レアアース泥の生成には，底層流の強化による堆積層の削剥が密接に関連している可能性が示唆された．

【研究種目】研究活動スタート支援

【研究期間】2015-08-28 - 2017-03-31

【配分額】2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)

【研究分野】岩石・鉱物・鉱床学

【研究領域課題番号】26302010 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 岩石・鉱物・鉱床学 / 地殻・マントル物質 / 地球化学 / 固体地球科学 / 地質学 / 地球・惑星内部構造

【研究成果の概要】

西太平洋のオントンジャワ海台とシャツキー海台という2つの超巨大火山（巨大海台）を対象とした。巨大海台の多量マグマは熱プルーム頭部がプレート境界に衝突することにより生産し、火山活動は短時間（数百万年以内）に終了すると提案されている。しかし活動終了後に再活動してできた海山が存在するようである。そこで4回の航海（KR14-07, KR16-04, KH-17-J01, KR17-13）により、海山の地質調査と岩石採取を行った。その結果、熱プルームモデルから想定されるよりも長期間の活動を行っており、巨大海台のマグマ成因には複雑なモデルを考慮しなければならないことが分かった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)

【研究分野】岩石・鉱物・鉱床学

【研究領域課題番号】25287144 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

水循環 / 火山 / マントル / マグマ / マントル遷移層 / 停滞スラブ / 岩石・鉱物・鉱床学 / 地球化学

【研究成果の概要】

中国北東部下のマントル遷移層は水に富んでおり、また同地域の火成活動が遷移層起源のマントル上昇流に起因することが地球物理学的観測によって明らかにされている。そこで本研究では、マントル遷移層の含水量を推定するため、中国北東部の火山岩を対象に岩石学的・地球化学的解析を行った。その結果、ソースマントルの含水量は350 ppm以上であると推定され、通常の上部マントルの含水量（約120 ppm）よりも有意に高いことが明らかとなった。またマントル遷移層の含水量として、予察的ではあるが0.7 wt.%との推定結果が得られた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)

【研究分野】岩石・鉱物・鉱床学

【研究領域課題番号】21840068 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地殻・マントル物質 / 白金族元素 / オスミウム同位体 / かんらん岩 / 地球化学 / 岩石・鉱物・鉱床学

【研究成果の概要】

地球マントルの形成条件に制約を与えることを目的に、かんらん岩試料の白金族元素濃度.オスミウム同位体比の高精度分析を簡便に行うルーチン手法を確立し、東太平洋海膨より回収された深海性かんらん岩試料に適用した。その結果、白金族元素はマグマや流体による移動度が非常に低く、中央海嶺直下での高い融解作用やその後の変質作用を被った深海性かんらん岩についても、起源マントルの組成やその不均質性程度を理解する上で有用であることが判明した。

【研究種目】研究活動スタート支援

【研究期間】2009 - 2010

【配分額】2,704千円 (直接経費: 2,080千円、間接経費: 624千円)

【研究分野】岩石・鉱物・鉱床学

【研究領域課題番号】19840019 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地殻マントル物質 / 地球化学 / 岩石鉱物鉱床学 / ナノ材料 / セラミックス

【研究成果の概要】

申請人は、希ガスや白金族元素の粒界への固溶度、粒界拡散システマティックス、粒間メルトの浸透カイネティックス、粒界破壊条件とその際放出されるガスの探索など、粒界物性に関わる地球科学の重要諸問題を中心に研究を進めるため、粒径が極めて細粒のものから粗粒なもの(100nm-100μm)までを系統的に変化させた、大型、かつ高緻密な多結晶体を作成する手法開発を研究目的に掲げた。
手法は、物質・材料研究機構において開発されたナノパウダーを出発物質とした、フォルステライト焼結法を参考にした。Mg(OH)_2パウダーは、宇部マテリアル(株)の協力を得て、市販されていない極細粒・高純度・高分散のものを使用した。物質・材料研究機構での熱分析から、最適のフォルステライト合成条件を探った。また、雰囲気、焼結時間や温度の制御から最適焼結条件を探った。そこで、得られた知見から、ナノパウダーの攪拌・混合、異種パウダー同士を反応させ目的の鉱物を合成する前熱処理(1000度、5時間)、冷間静水圧等加圧成形(CIP)法による圧粉体(φ=8mm,5mm厚)を作製、そして1400度での真空焼結が最適であることを見出した。実験試料は、常にアルキメデス法によって緻密度の測定、走査型電子顕微鏡法で逐一粒径測定がされ、本手法によって得られる試料は、平均粒径1ミクロンを切り、緻密度もほぼ100%を達成していることが判明した。焼結時間の延長、MgとSiの比を変えることで、粒径の増大が見込める。
以上の手法によって得られる試料は、粒界物性値を得るのに十分適していると考えられ、掲げた手法開発目的が達成された。

【研究種目】若手研究(スタートアップ)

【研究期間】2007

【配分額】3,105千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 405千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】18740318 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地質学 / 地球化学 / 層位・古生物学 / 環境変動 / 岩石鉱物鉱床学 / 古環境解読 / 生命進化 / 陸上掘削 / 原生代後期 / カンブリア紀 / 全球凍結

【研究成果の概要】

今年度は、南中国地域で、原生代後期からカンブリア紀までの地層の地質調査と陸上掘削を含めた岩石試料採取を行った。また、ノルウェー領スバールバル諸島においても、地質調査を行い、岩石試料の収集をした。また、これまでに採取した原生代後期の全球凍結後の試料の化学分析(^<18>O/^<16>/O比、^<13>C/^<12>/C^<87>Sr/^<86>Sr比、^<88>Sr/^<86>Sr比、^<44>Ca/^<42>Ca比、FeとMn含有量)を行った。その結果、以下のような表層環境変動を解読することができた。また、その表層環境変動と生命進化を対比することによって、表層環境変動に伴う海洋中の栄養分濃度や酸素濃度が生命進化に重要な役割を果たしたことを定量化することができた。
^<88>Sr/^<86>Sr比や^<44>Ca/^<42>Ca比から、全球凍結後に極度の温暖化が起きたことが分かった。また、5億8千万年前頃に寒冷化し、地球表層が大規模な氷河に覆われた(Gaskiers氷河期)のに伴い、海退か起きたことが^<18>O/^<16>/O比や^<87>Sr/^<86>S比から分かった。^<13>C/^<12>/C比はその寒禎ヒによって生命活動が減退したことを示す。海退の際に大陸地殻浸食量が増加したことにより海水中の栄養分濃度が増加したことと、再び地球が温暖になったことにより生命活動は復活し、最古の動物の出現をもたらした。しかし、そのまま極度の温暖化にまで進行してしまったため、大陸浸食量が増加し過ぎ、海洋酸素濃度を低下させる結果となった。それにより、再び生命活動が急激に減衰した。その後、再び生命活動が回復し、カンブリア紀の生命進化に続いたことが分かった。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】3,600千円 (直接経費: 3,600千円)