【研究分野】岩石・鉱物・鉱床学

【研究領域課題番号】17K05712 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

gas hydrate / Sea of Japan / microdolomite / Bacteriodetes / helium / stable isotopes / Joetsu Basin / biomarker / phylogenetic / stable isotope / Japan Sea / authigenesis / microbial / noble gas / seawater / ガスハイドレート / 日本海 / ドロマイト / 希ガス同位体 / 自生鉱物

【研究成果の概要】

微生物活動は高温の温泉水、深海堆積物など様々な場所で見つかっているが、ガスハイドレート結晶中に高塩分微小空間が存在し、その中で微生物が代謝を繰り返していたとは研究チーム。私たちは新潟県沖上越堆積盆で、長い連続的なガスハイドレートのコアを採取・分解し、分解後に残ったハイドレート融解水中に、幸運にも、中心部分に暗黒有機物質と生命活動の痕跡を包含する微小なマイクロドロマイトが残されているのを発見した。その後の分析と研究により、ハイドレートの微小空隙中では微生物がオイルのような複雑な有機物質を代謝し、その活動の副産物として微小のマイクロドロマイトが形成され続けたことが明らかになった。

【研究の社会的意義】

Meters-thick gas hydrate was recovered from marine sediments and the role of mantle gases in methane migration and gas hydrate growth in the sea of Japan was documented. Microbial life was discovered inside of the gas hydrate, living within spheroidal aggregates of microdolomite.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】12573008 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

炭素同位体 / ストロンチウム同位体 / ドロマイト / イラン / 中国 / 先カンブリア系 / デボン系 / オルドビス系 / 先カンブリア・カンブリア境界 / テンペスタイト / シークエンス層序学 / 氷河性堆積物 / バライト / 中国南部 / 炭酸塩岩 / 炭素同位体組成 / オルドビス紀 / シルル紀境界 / グラプトライト化石 / オルドビス / シルル系境界 / 氷期 / ガスハイドレート / 希土類元素 / 原生界 / 先カンブリア時代 / バクテリア / 扁平礫レキ岩 / シルル紀

【研究成果の概要】

前期古生代を対象として研究を始めたが、地球環境の変遷という視点からは先カンブリア時代後期からの移行も重要と判断し本研究に含めた。研究手法としては、1.イランおよび中国のいわゆる古テチスと呼ばれる地層を対象とした現地調査と分析試料の採取、2.薄片観察を中心とする試料の観察、3.炭酸塩および泥岩試料の化学分析、同位体組成分析による堆積環境の推定と生物の絶滅イベントの抽出、などを含む。調査地域と研究内容は多岐にわたり、全体の総合化と評価作業は現在も進行中であるが、個別研究についての要点は以下の通り。
1.先カンブリア時代末期の環境と進化について:中国南部の先カンブリア時代末期の堆積岩中に典型的な氷河性堆積物(DAIMICTITEマリノアン氷期)が発達、これを厚さ約4mのドロマイト層が直接覆う。ドロマイト層は全球凍結直後の炭酸塩(CAP CARBONATE)とされる。ドロマイト層全層の観察と分析から、この炭酸塩はメタンの影響による強い還元環境下、初生的ドロマイトからなるペロイドが深海に堆積して出来たものであることが分かった。炭酸塩堆積物と炭素およびストロンチウム同位体組成の変動関係から、ドロマイトの上位50mの炭酸塩中に氷期を示唆する同位体異状を見いだした。2回の氷期に挟まれる時代は黒色頁岩が卓越、頁岩中のチャートノジュール中には菌糸様構造など微生物組織が豊富に保存されていることが確認された。
2.中国およびイランで、デボン紀末期およびオルドビス紀-シルル紀境界の生物の大量絶滅と環境変動について調査を進めた。前者では従来の隕石衝突説を検証する一方、粘土鉱物組成や有機物量の変化、同位体変動から、温暖化に伴うガスハイドレートの分解が変動要因として重要であることが指摘される。後者については、今回新たな境界露頭を発見し黒色頁岩境界中に温暖化を示唆する炭酸塩が発達することを確認した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2000 - 2003

【配分額】15,300千円 (直接経費: 15,300千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】12480147 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

南海トラフ / DBSR / ODP Leg204 / カスカディア収束帯 / 黒島海丘 / メタン湧水 / 炭酸塩ノジュール / ドロマイト / ガスハイドレート / 塩分濃度 / 酸素同位体組成 / 永久凍士 / 塩素濃度 / 水素同位体組成 / ヨウ素

【研究成果の概要】

(1)東京大学海洋研究所などにより、東海沖の南海トラフ(第1天龍海山)で、8km連続する二重のガスハイドレートBSR(DBSR)が発見されている。本研究では、石油公団が東海沖で行った高精度の地震探査プロファイルを再検討し、DBSRが、従来考えられているより遙かに広い範囲に分布していることを明らかにした。石油公団では2002年度に3D地震探査を行い、本研究で指摘したDBSR領域を追認した。DBSRがこのように広い範囲に認められることは、その起源が局地的な現象ではなく、南海トラフに広域的に影響する現象で在ることを意味する。
(2)DBSRが発達しかつ海底からメタンガスが湧出する南海トラフで潜航調査を行った。調査期間中にはメタンの湧出は見られず、顕著な湧水関連現象も発見出来なかった。一方、DBSR分布域の延長上の石花海堆でたまたま底網で回収された炭酸塩ノジュールを分析した結果、(1)かつて活発なメタン湧水があった事、(2)メタンフラックスの強化はガスハイドレートの分解に因る事が分かった。
(3)活発なメタン湧水と化学合成生物群集が観察される石垣島沖黒島海丘で2回の潜水航海を行なった。ここではシンカイヒバリガイ、シロウリガイなどの大きな群集の中に活発にメタンガスバブルを放出する湧水孔および様々な形態の炭酸塩ノジュールを発見、多数の試料を回収/分析した。(1)チムニー状の炭酸塩ノジュールはいずれもドロマイトから成ること、(2)炭素同位体組成が著しく小さくメタンの影響が大きい事、(3)酸素同位体組成はその場の海水温度から予測される価より有意に大きい事が分かった。
(4)DBSRが確認されているカナダ、バンクーバー沖カスカディア収束帯の掘削調査(ODP Leg204)に参加し、船上およびラボでの分析により、メタン湧水が活発な海底付近で、(1)塩素濃度の正異常発見、(2)熱分解起源炭化水素ガスの同定、(3)メタンフラックスと硫酸濃度減少パターンの相関を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2000 - 2002

【配分額】14,600千円 (直接経費: 14,600千円)