[3ch212-19] R24[レギュラー］鉱物資源と地球物質循環

[R24-O-4] 堆積物密度による遠洋性粘土中のレアアース濃集の検出とその古環境学的意義

*臼井 洋一¹、安川 和孝^2,3、飯島 耕一¹、町山 栄章¹、市山 祐司⁴、田中 えりか¹、藤永 公一郎³ (1. 海洋研究開発機構、2. 東京大学、3. 千葉工業大学、4. 千葉大学)

遠洋性堆積物中にはしばしば生物源アパタイトが濃集しており、さらにそれに伴ってレアアース元素が高濃度に含まれる（Kato et al., 2011）。ある程度の生物源アパタイトの濃集は遅い堆積速度により説明できるが、近年超高濃度のレアアース・生物源アパタイトを含む堆積物（超高濃度レアアース泥）の層が南鳥島周辺などで見つかり、生物生産性の一次的な上昇として説明された（Iijima et al., 2016; Ohta et al., 2020; Yasukawa et al., 2016）。また地球化学的分析により、超高濃度レアアース泥では鉄マンガン酸化水酸化物の含有量も高い傾向があることが分かっている（Yasukawa et al., 2016, 2019）。しかし、これまでの分析は堆積物の直接サンプリングに基づいていたため空間解像度が比較的低く、超高濃度レアアース泥の薄い層を検出したり、鉄マンガン酸化水酸化物との詳細な分布関係を検討したりすることは難しかった。本発表では、遠洋性堆積物のX線CT分析に基づき高いバルク密度が生物源アパタイト濃集と対応する例を報告し、そのメカニズムを議論する。南鳥島周辺で得られたピストンコアにおいてCT値と生物源アパタイト含有量には正の相関が見られた。一方、生物源アパタイトおよび鉄マンガン酸化水酸化物は高密度鉱物であるものの、超高濃度レアアース泥における高いバルク密度は粒子密度の違いだけでは定量的に説明できない。超高濃度レアアース泥では間隙率が下がっており、これもバルク密度を高めることに寄与していることが新たに分かった。化学組成から、本海域の鉄マンガン酸化水酸化物は主に続成起源であることが分かっている（Yasukawa et al., 2020, 2021）。このことから、二次的な鉄マンガン酸化水酸化物が空隙を埋めることで間隙率を減少させていると解釈した。さらに、超高濃度レアアース泥で鉄マンガン酸化水酸化物が多いことは、高い生物源アパタイトフラックスに伴う有機物の堆積により堆積物表層付近での続成作用が促されたためと考えられる。これらの結果は、超高濃度レアアース泥は表層の生物生産のみならず海底での生物地球化学環境の変動を反映していることを示唆する。

引用文献

Iijima, K. et al. (2016). Geochemical Journal, 50, 557–573. https://doi.org/10.2343/geochemj.2.0431
Kato, Y. et al. (2011). Nature Geoscience, 4, 535–539. https://doi.org/10.1038/ngeo1185
Ohta, J. et al. (2020). Scientific Reports, 10, 9896. https://doi.org/10.1038/s41598-020-66835-8
Yasukawa, K. et al. (2016) Scientific Reports, 6, 29603. https://doi.org/10.1038/srep29603
Yasukawa, K. et al.(2019). Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 20, 3402–3430. https://doi.org/10.1029/2019GC008214
Yasukawa, K. et al. (2020). Ore Geology Reviews, 127, 103805. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2020.103805
Yasukawa, K. et al. (2021). Minerals, 11, 270. https://doi.org/10.3390/min11030270