海底堆積物に膨大な"微小マンガン粒"を発見-陸上マンガン鉱床に匹敵する量のマンガンが海底下に存在-

• 国立研究開発法人海洋研究開発機構
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• 国立大学法人広島大学
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概要

国立研究開発法人海洋研究開発機構（理事長　平朝彦、以下「JAMSTEC」という。）の諸野祐樹主任研究員、稲垣史生上席研究員、国立大学法人高知大学（学長　櫻井克年）の浦本豪一郎特任助教／卓越研究員（JAMSTEC 客員研究員）らは、南太平洋環流域等の外洋の海底堆積物の中に、直径数ミクロンの鉄マンガン酸化物微粒子（以下「微小マンガン粒」という。）が、堆積物1ccあたり1億～10億個存在することを世界で初めて発見しました。

微小マンガン粒は、外洋域の酸素に富む堆積物環境にのみ見つかりました。外洋地層全体での存在量を計算した結果、1028～1029個もの微小マンガン粒が海底下に存在することが分かりました。また、この微小マンガン粒は鉄やマンガン等の主要金属元素だけでなく、レアアースのような有用希少金属を多く含むことも分かり、特にマンガンについては、地層中に含まれるマンガンの30～60%、重さにして1.28～7.62 兆トンのマンガンに相当することが明らかとなりました。これは、海底表層に広く存在することが知られる球状や板状の鉄マンガン酸化物（マンガン団塊やコバルトリッチクラスト）に含まれるマンガン総量の100～1000倍に相当します。さらに、レアアースについては最大33～194億トン程度が微小マンガン粒に含まれており、マンガン、レアアース等の膨大な金属元素が微粒子状の形で海底下に埋もれていることを示しています。

また本研究では、精密元素分析等を実施することにより、この微小マンガン粒が海水中で形成したことが示唆されました。これにより、これまで存在すら知られていなかった金属酸化物の微粒子が、海洋での金属元素循環や物質保持メカニズムを理解する上で重要な役割を果たすことが明らかとなりました。本研究成果は、環境試料から特定の微細粒子を精密かつ高速に分離・回収する基盤技術の確立に立脚しており、今後、様々な応用展開が期待されます。

なお、本研究は統合国際深海掘削計画（IODP）第329次研究航海「南太平洋環流域生命探査」により採取されたコア試料を用いて行われたものです。大型放射光施設SPring-8（BL47XU, BL20XU, BL20B2）において高分解能CT計測および、高エネルギ－加速器研究機構物質構造科学研究所フォトンファクトリー（BL-9A、BL-13A)において、走査型透過X線顕微鏡分析およびX線吸収スペクトル分析を実施しました。

日本学術振興会の科研費JP24687004、JP25871219、JP26251041、JP14J00199、JP15H02810、JP17H04582、JP17H06458、JP18H04134、最先端・次世代研究開発支援プログラム（GR102）および、文部科学省卓越研究員事業の支援を受けて実施されました。

本成果は、英科学誌「Nature Communications」に2月6日付け（日本時間19時）に掲載されました。

研究成果のポイント

• ◆外洋の酸素に富む海底堆積物中に直径数ミクロンの鉄マンガン酸化物微粒子「微小マンガン粒」が存在することを発見
• ◆微小マンガン粒（外洋海底下全体で1028~1029個存在）は全体として数兆トンのマンガン、数十億トンのレアアースを含む
• ◆特定の微細粒子を分離する技術確立に立脚した成果であり、微粒子解析の基礎技術として幅広い応用展開が期待される