[S-CG55] 海洋底地球科学

[SCG55-03] 海洋-堆積物間のNd質量収支モデルに基づくレアアース泥の生成条件の制約：海洋におけるレアアースおよびリンフラックスからの示唆

*松波 亮佑¹、安川 和孝¹、中村 謙太郎^1,2、加藤 泰浩^1,2 (1.東京大学大学院工学系研究科、2.千葉工業大学次世代海洋資源研究センター)

キーワード：レアアース泥、シミュレーション、海底堆積物、海底鉱物資源、質量収支モデル

レアアースに富む深海堆積物である「レアアース泥」は、新規レアアース資源として開発が期待されている [1]。これまでのレアアース泥の地球化学的および鉱物学的研究では、堆積速度がレアアース泥生成に重要な役割を果たしているため、遠洋域の堆積速度に影響を与える地球システムのダイナミクスが、地質学的時間スケールにおけるレアアース泥の品位、分布を支配することが示唆されている [2]。しかし、レアアース泥生成を支配する環境因子とその時間変化は、これまで系統的かつ定量的には研究されてこなかった。
本研究では、太平洋におけるレアアース泥の成因を検討するため、海洋-堆積物間の相互作用を考慮した新たなNd質量収支モデルを構築した [3]。感度分析の結果、大陸縁辺域から海洋へのレアアースの流出および堆積速度がレアアース泥の品位に対して大きな影響を与えることが示された。新生代を通じた長期シミュレーションでは、ダストフラックスがレアアース泥のレアアース濃度変動の傾向を支配することが示された。またシミュレーション結果におけるレアアース濃度の範囲は、これまでに北太平洋および南太平洋のレアアース泥において観測された範囲と整合的であった。一方，バックグラウンドの環境因子に着目したこのモデルでは，いくつかの海域で観測されている高品位レアアース泥 (総レアアース濃度3,000 ppm以上) を再現することはできなかった．これは、そのようなレアアース濃度ピークが、地域的あるいは局所的な現象であることを示唆している[4]。さらに，生物起源リン酸カルシウム（BCP）の影響を考慮した数値実験を行った結果、高濃度レアアース泥の生成には、堆積物への付加的なレアアースの沈積が必要であることが示された。また、BCPを含めた海洋におけるリンのフラックスに関する予察的な計算から、高濃度レアアース泥の生成が海洋リン循環によって強く制約される可能性が高いことが示唆された。

[1] Kato et al. (2011) Nat. Geosci. 4, 535-539. [2] Yasukawa et al. (2016) Sci. Rep. 6, 29603. [3] Matsunami et al. (2024) Ore. Geol. Rev. 175, 106338. [4] Ohta et al. (2020) Sci. Rep. 10, 9896.