深海底での現場吸着・培養実験で明らかにする鉄マンガンクラストの成長・元素濃集過程

深海底原位吸附培养实验揭示铁锰结壳的生长和元素富集过程

基本信息

批准号：
20H04316
负责人：
柏原輝彦
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H04316/
关键词：
現場吸着・培養実験深海底での現場実験現場吸着

项目摘要

本研究の目的は、深海底での元素吸着・微生物培養実験という全く新しいアプローチによって、(i)水酸化鉄やマンガン酸化物などの各構成鉱物への無機吸着反応、(ii)鉱物表面で生じる微生物群衆と微生物－鉱物相互作用、(iii）鉄マンガン鉱物の初期沈殿、の各素過程の詳細と相互関係を明らかにし、その上で、それらが周囲の環境条件の変化とどう対応し天然環境でバリエーションを生み出しているのかを明らかにすることである。今年度は、約半年間の深海底での現場実験によって得られた鉱物試料の化学分析を開始した。まだ分析は途中であるが、半年間の設置期間でも元素によっては、それなりの高濃度で合成鉱物に濃集する傾向があること、また、鉄鉱物やマンガン鉱物の表面特性の違いに応じて濃集する元素に違いがあることが明らかになりつつある。また、人口プレートの表面には鉄やマンガンの微小粒子が付着していることも見えつつある。さらに、合成鉱物の表面には現場実験を通じて微生物が繁殖し、解析に十分な量のDNAが採取できることも分かった。一方、現場実験と同じ場所で採取した天然の鉄マンガンクラストについて化学分析および同位体比分析も行い、水深方向の化学情報の変化を調べた。その結果、水深1000m付近での海水中の酸素濃度の現象、すなわち酸素極小層に対応する形で、希少金属である白金の濃度が上昇すること、テルルの同位体比が変動していることなど、複数の金属元素の挙動の変化を見出した。

本研究的目的是在深海海底采用全新的元素吸附和微生物培养实验方法来研究（i）氢氧化铁和氧化锰等构成矿物的无机吸附反应，以及（ii）发生的反应我们将阐明每个基本过程的细节和相互关系：微生物群落和微生物-矿物相互作用，以及（iii）铁锰矿物的初始沉淀，然后研究它们如何响应周围环境条件的变化和他们如何与自然环境相互作用，这项研究的目的是澄清这是否会产生变化。本财年，我们开始对深海海底现场实验获得的矿物样本进行化学分析，持续了大约六个月。尽管分析仍在进行中，但很明显，即使经过六个月的安装期，某些元素仍会在合成矿物中积聚相对较高的浓度，并且浓度会根据铁和锰矿物的表面特征而变化。越来越明显的是，收集的元素存在差异。人们也越来越清楚，人造板材的表面附着着微小的铁和锰颗粒。此外，现场实验表明微生物可以在合成矿物的表面生长，并且可以收集足够量的 DNA 进行分析。另一方面，还对现场实验同一地点采集的天然铁锰结壳进行了化学和同位素比分析，研究了化学信息在深度方向的变化。结果，我们发现，稀有金属铂的浓度增加，碲的同位素比变化，以响应1000 m左右深度（即氧最低层）海水中氧浓度的现象。，发现多种金属元素的行为发生变化。