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深海底の泥を构成する统计的に独立な成分
レアアースを含む11种类の元素群から成るデータを独立成分分析で解析した结果、太平洋?インド洋の深海堆积物は、生物源炭酸カルシウム成分、生物源シリカ成分、火山起源成分、热水起源成分、海水起源成分、生物源リン酸カルシウム成分を含む7つの成分が関与していることが分かりました。セリウムはレアアースの一种ですが、地球化学的な振る舞いが他のレアアースと异なるため、本研究ではセリウムを别个に扱っており、図中の「レアアース」はセリウムを除いたレアアースの総和を表します。
© 2016 安川 和孝

东京大学大学院工学系研究科の安川和孝助教と加藤泰浩教授らの研究グループは、海底で希土类元素（レアアース）の浓集が起こるためには、堆积速度が非常に遅い必要があることを、膨大な数の深海堆积物の化学组成データの解析により、明らかにしました。高い浓度でレアアースを含む堆积物（レアアース泥）は、将来の开発が期待されています。レアアース泥は、现在上述の条件を満たす海域で海底面付近に分布していると考えられ、このような知见は今后の资源探査における重要な探査指针となりえます。

2011年、本研究グループの加藤教授らは、ハイテク产业に欠かせないレアアースを浓集した泥が太平洋の深海底に広く分布することを発见しました。しかしながら、何がレアアースの浓集を引き起こしているのかについては、十分に解明されていませんでした。

今回研究グループは、太平洋とインド洋の広範囲を含む101地点から採取された3,968の深海堆积物試料の化学組成データを独立成分分析と呼ばれる統計手法を用いて解析しました。その結果、海底から噴出する熱水に由来する成分、海水からゆっくりと沈積する成分、海洋脊椎動物の歯や骨を構成する生物源リン酸カルシウム成分の3つの成分が、レアアースの濃集と密接に関連していることが分かりました。加えて、高い濃度のレアアース泥が生成するためには、100万年に0.5 m程度しか海底に物質が降り積もらない環境が必要であると見積もられました。さらに研究グループは、レアアースを濃集するこれらの成分の影響が、過去6500万年の間にいつ?どこで強く表れていたのかを、世界で初めて可視化することにも成功しました。その結果、オーストラリア大陸の移動と乾燥化に伴う陸源ダスト供給量の変化（風により海洋に運ばれる細かい塵の量の増減）が、南太平洋のレアアース泥の生成に影響してきたことが示唆されました。

このように、数千万年という长い时间の中で、大陆の移动や地球の环境変动と海底鉱物资源の生成が密接に関连していることが明らかになりました。

「これまでレアアースの浓度のみを基準として定义されていたレアアース泥が、実は统计的に异なる3つの成分に分离されるということが初めて明らかになりました」と加藤教授は话します。「データ科学に基づく高効率な资源探査の新しい理论的な手法を世界に先駆けて提示する成果です。资源工学分野や地球科学分野に新たな展开をもたらしうる、极めて重要な成果と考えています」と続けます。

论文情报

Kazutaka Yasukawa, Kentaro Nakamura, Koichiro Fujinaga, Hikaru Iwamori & Yasuhiro Kato, "Tracking the spatiotemporal variations of statistically independent components involving enrichment of rare-earth elements in deep-sea sediments", Scientific Reports Online Edition: 2016/07/22 (Japan time), doi:10.1038/srep29603.
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