[M-IS20] 海底のメタンを取り巻く地圏-水圏-生命圏の相互作用と進化

[MIS20-09] 九十九里沿岸域の湧出メタンに関連した地球化学的特徴に及ぼす堆積構造の影響

*太田 雄貴¹、鈴村 昌弘¹、塚崎 あゆみ¹、鈴木 淳¹、山岡 香子¹、長尾 正之¹、高橋 暁¹、井口 亮¹、西島 美由紀¹、儀武 滉大¹、田村 亨^1,2、清家 弘治^1,2、青木 伸輔³、中野 知香⁴、石田 洋⁵、吉田 剛⁶ (1.産業技術総合研究所、2.東京大学大学院 新領域創成科学研究科、3.香川大学 農学部、4.九州大学 応用力学研究所、5.公益財団法人 海洋生物環境研究所、6.千葉県環境研究センター 地質環境研究室)

キーワード：嫌気性メタン酸化、海洋生態系、地球化学物質循環、九十九里沿岸域

海底堆積物中の硫酸還元と共役した嫌気メタン資化性古細菌(ANME)による嫌気性メタン酸化（AOM）は、海洋から大気へのメタン排出を制約する重要なシステムである。しかし、どのような環境パラメータがAOMに関連する地球科学プロセスや微生物群集に影響するのかはほとんど明らかにされていない。本研究では、海底堆積構造の違いによる海底堆積物中のAOMへの影響について評価するために、千葉県九十九里沿岸域のメタン湧出地点SPにて(図1)、砂質堆積物のみからなる堆積物コアLC1, LC3と泥質を挟んだ砂質堆積物からなる堆積物コアLC2を採取した(図2)。これらのコアを用いて、含泥率測定、堆積物の全有機炭素（TOC）、全無機炭素（TIC）、および全硫黄（TS）含有量および同位体比（δ¹³C_TOC, δ¹³C_TIC, δ³⁴S）、および16S rRNA遺伝子解析を実施した。砂質堆積物のみからなるコアLC1およびLC3では、堆積物中でのANME遺伝子の存在などからAOMの発生が示唆された。一方で、AOMによる堆積物中の自生炭酸塩鉱物や硫化鉱物の蓄積はわずかであることが示された。砂層堆積物における高い透水性と九十九里沿岸域の早い堆積速度のため、コア中でAOMによる自生炭酸塩岩や硫黄化合物の形成が起こりにくかったことが推察される。一方、泥層を挟んだ砂質堆積物からなるコアでは、泥層直上部にて高TIC含有量や比較的高いTS含有量を示した。また泥層直上部堆積物中の炭酸塩鉱物の炭素安定同位体比は極端に小さく（約-20‰）、硫黄安定同位体比は極端に大きい値（約15‰）を示した。また遺伝子分析の結果、泥層直上部の堆積物中でANME遺伝子が顕著に存在することが確認された。これらの分析結果から、泥層直上部にて活発なAOMが長期的に発生し、AOMによって形成される炭酸塩鉱物と硫黄化合物が多量に蓄積したことが示された。低透水性の泥層が上方に拡散するメタンを捕捉したため、泥層周辺で高濃度のメタンが長期間存在し、またその上の砂質堆積物では間隙を通って海底面から下方に拡散する海水によって多量の硫酸イオンが供給されるため、泥層直上部にて活発なAOMが長期的に起こったと推察される。今後、九十九里沖の泥質堆積物の空間分布と海底メタン放出量の定量的な評価を比較することで、堆積構造による沿岸環境のメタン循環への影響についてより詳細な解明が期待される。