【研究領域課題番号】19K05346 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ハイドレート / X線 / CT / 堆積物 / セミクラスレート / ガスハイドレート / メタンハイドレート / 浸透率 / モホロジー

【研究成果の概要】

今年度は、模擬堆積物およびハイドレートのX線による観察に向けて、観察システムの検討を行った。昨年度の研究において、X線の透過性が高く、かつ、構造強度の高い炭素材を用いたセルを設計・製作した。本セルを用いて模擬堆積物中のハイドレートの観察を行うためには、X線CT装置に設置した状態で、セルの圧力・温度をハイドレート安定条件内に保持し続ける必要がある。そこで、X線CT装置に干渉しない、本セルのサイズに対応した圧力・温度の保持機構を検討・準備した。これにより、計測中もハイドレートが分解してしまうことなく、安定的に観察することができるシステムが完成した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】24244078 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ガスハイドレート / メタンハイドレート / フリーガス / 低速度異常 / 多目的三脚ツール / 深海堆積物 / 表層型メタンハイドレート / ガスチムニー / ハイドレートマウンド / メタン / TDR / mTPT / 物性測定 / 表層ガスハイドレート / 音響異常 / 日本海東縁

【研究成果の概要】

深海底から回収されたコアを測定しても、回収中の圧力減少でガスが逸脱し物性は変化するため、物性を正確に知る事は出来ない。海底下数メートルまでのフリーガスの存在を実証的に確かめるため、特別の観測装置mTPTを開発した。装置は１トンの錘とその下にぶら下がる同じ長さの３本のパイプからなる。１本には発信器、他の２本には受信器を取り付ける。堆積物中に３本足を貫入させ、相対するパイプ間の初動時間から堆積物の速度を求める。
水深1000mの海底での試験で、表層から数メートルの間に初動時間が変化し、海水中の音速よりも遅い速度を確認し、気泡の存在を実証できた。本装置によりガス量のその場評価が可能となった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2012-05-31 - 2015-03-31

【配分額】34,580千円 (直接経費: 26,600千円、間接経費: 7,980千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】16201002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ガスハイドレート / メタンプルーム / ポックマーク / バクテリアマット / 日本海東縁 / 海鷹海脚 / 海底疑似反射面 / 下北半島 / メタンハイドレート / メタンハイドレート・バブル / 日本海 / 黒色頁岩 / オルドビス-シルル紀境界事変 / 化学合成生物 / BSR / チンハイ湖 / 大量絶滅 / 富山湾 / メタンプリューム / 硫酸還元 / 熱分解起源 / 氷期-間氷期

【研究成果の概要】

本研究の目的は、海洋のガスハイドレートが地球環境へどのような影響を与えうるか、また現に与えつつあるかを、地質学、地球物理学、海洋生物学など異なるアプローチで総合的に解明することである。3年間の調査を通じて、以下を明らかにした。
1. 日本海、直江津沖では「海鷹丸」による調査航海を3回、海洋機構の「なつしま」で2回、「かいよう」で1回の調査を行なった。
2. 日本海の調査海域で強いメタンの湧出域を確認した。メタンはプルームとして海面近くまで立ち上がり、表層海水にメタンを供給していることが分かった。メタンプルームが立ち上がる日本海の底層水は温度が非常に低く、ガスハイドレートの安定領域に含まれる。従って、メタンバブルの表層にはガスハイドレートが形成されると予想され,この事が高さ600mものメタンプルームの発達要因である。
3. 潜航艇による調査で、海底にガスハイドレートが露出していることを確認した。これは本邦周辺では始めての発見である。このことは、海底下からのメタンフラックスが高いことを示す。
4. 水温が低いため海底の生物相は単純で、分布密度低は低いが、メタンプルーム付近ではバクテリアのコロニー、ハナシガイなどの化学合成生物、さらに食物連鎖の頂上にベニズワイガニが存在している。
5.メタンプルームが発達する海脚上には直径約500mの凹地(ポックマーク)が発達する。当初、この凹地がメタン湧出源と予想したが、実際は、ポックマークは非活動的であり、堆積物で埋められている。この事は、過去に今よりも激しいメタン湧出があったことを示唆する。
6. もう一つの調査海域、下北半島東方では、2年目に海洋機構の「淡青丸」による調査を行なった。ここでは、メタン湧出を確認することはできなかったが、海底下に強いBSR反射面が発達することが分かっており、ガスハイドレートが発達することは明らかである。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2006

【配分額】46,020千円 (直接経費: 35,400千円、間接経費: 10,620千円)

【研究分野】広領域

【研究領域課題番号】07559004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ODP Leg164 / メタンハイドレート分布 / ガスハイドレート合成 / 酸素同位体組成 / 二酸化炭素ハイドレート / ODPLeg164 / 分布規制要因 / PH多様性 / ガスハイドレート / 合成実験 / 海底疑似反射面 / 圧力容器 / メタンハイドレート / ODP Ley164 / 深海堀削 / ブレークリッジ

【研究成果の概要】

本研究の初年度は、実験装置の設計と製作、国際深海掘削計画に参加しての深海底堆積物からの天然ガスハイドレートの回収が中心的な研究であり、多くの実験、分析データは、2年度目に得られた。ここでは、2年度目の実績をもとに、成果を報告する。
1、深海堆積物中のメタンハイドレート
ブレークアウタ-リッジでの掘削により、海底下200mから450mの範囲の堆積物にメタンハイドレートが含まれることが分かった。上限は、理論的にはあり得ない筈であった。上限の存在は、堆積物の物性・鉱物組成の不連続によるのではないかとの予測の元に300個のサンプルについて、全岩分析を行い、また、物性データのコンパイルを行い、200m付近に鉱物組成、堆積相の急変点があることが分かった。
ハイドレートが生成する際、ハイドレート中に取り込まれる水と回りの間隙水との間で同位体分別が起こるが、その大きさは分かっていなかった。今回、掘削で得られたサンプルを分析し、間隙水のそれと比較することにより、同位体分別は3〜4%である事が明らかになった。
2、二酸化炭素ハイドレートの合成
二酸化炭素ハイドレートの合成を様々なpH値を持つバッファー溶液中で行った。この結果、pHはハイドレートの生成・分解の温度・圧力条件に殆ど影響しないことがはっきりした。温度・圧力条件は、溶液の濃度に大きく支配されていた。溶液濃度が濃くなると、ハイドレート合成における誘導時間(インダクション・タイム)も大きくなる事も分かった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1995 - 1996

【配分額】11,100千円 (直接経費: 11,100千円)