バクテリアマットと地球化学的プロキシによる日本海東縁地殻変動解析の試み

尝试使用细菌垫和地球化学代理分析日本海东缘的地壳变形

基本信息

批准号：
17651008
负责人：
張勁
金额：
$ 2.18万
依托单位：
University of Toyama
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

日本海佐渡南西沖に位置する平均水深1000mの深海底には,バクテリアマットに覆われた多数のマウンドやポックマーク,そして海底から噴出する巨大なメタンプルームが認められている。本年度は,メタンプルーム海域を中心に,異なる季節において広域に海水と間隙水中の栄養塩・塩分・溶存酸素(DO)・塩素同位体比等マルチプルな地球化学的プロキシを手段とし,海底から放出されるメタンの実態解明を目的としている。観測は8月に「長崎丸」NA220,9月に「なつしま」NT06-19,及び10月に「淡青丸」KT06-26にて,メタンプルーム海域及びその周辺で行った。無人潜水艇ハイパードルフィン潜航によって,バクテリアマット域付近に厚さ4〜5mの大規模メタンハイドレート(以下MH)層露頭が日本近海では初めて発見された。その周囲に堆積物で覆われた巨大なMHのブロック(A:100cm×80cm×25cmとB:15cm×15cm×25cm)を見つけ,別々に浮上観察を行った。その結果,AとBで浮上時の状態変化が異なり,大きいブロックAの破片は海洋表層に到達した。大学研究室の光学実態顕微鏡(液体窒素環境下)でMH結晶の内部構造を観察したところ,MH化率の違いがあると分かった。つまり,深海底にあるMHが何らかの原因で海底を離脱し,その結晶状況やサイズによって分解する前に海洋表層に到達し,メタンガスとして大気へ放出する可能性が示唆された。また,深層・浅層海水中の塩分・水温及び塩素・酸素同位体比等の結果と合わせて,佐渡南西沖メタンプリューム海域におけるメタンの実態は,下記のようにまとめることができる:(1)海底より離脱するメタンは溶存態・ガス態・MH微粒子の三態からなる。(2)泡状態のメタンガスは海底を離脱後,上昇すると共に海水密度低下に伴い泡が次第に膨張しながら表面にMHの微少結晶粒子が形成され,やがて海水中に溶解/消滅する。その結果,中層水中においてメタンが溶存態として巨大なプリュームを作る。(3)MH微粒子は海水中の水及び溶存メタンガスから生成されながら上昇し,温度躍層を越え浅層水で分解する。

日本海佐渡西南海岸的深海海底，平均深度为1000米，布满细菌垫的无数土丘和麻点，以及从海底喷发的巨大甲烷羽流，被观察到。今年，我们将在不同季节、主要在甲烷羽流区域的大范围内使用海水和孔隙水中的营养物、盐度、溶解氧（DO）和氯同位素比等多种地球化学指标，以减少甲烷羽流的数量。海底释放的水的目的是澄清甲烷的实际情况。 8月长崎丸NA220、9月夏岛NT06-19和10月淡星丸KT06-26在甲烷羽流区域及其周围进行了观测。无人水下航行器Hyper Dolphin首次在日本附近海域发现细菌垫区域附近大规模露头的4-5 m厚的甲烷水合物（MH）层。我们发现了巨大的MH块（A：100cm x 80cm x 25cm和B：15cm x 15cm x 25cm）周围覆盖着沉积物，并对它们进行了单独观察。结果，A和B在漂浮过程中的状态变化不同，A块的较大碎片到达了海洋表层。当在大学实验室用光学显微镜（液氮环境下）观察MH晶体的内部结构时，发现MH转化率存在差异。换句话说，有人认为，深海海底的MH可能会因某种原因从海底逸出，在根据其晶体结构和尺寸分解之前到达海洋表面，并以甲烷气体的形式释放到大气中。另外，结合深浅海水盐度、水温、氯氧同位素比值结果，佐渡西南岸海域甲烷羽流区域甲烷的实际状态可归纳如下：（1）从海底逸出的甲烷处于三种状态：溶解态、气态和MH细颗粒。 (2) 甲烷气体以气泡形式离开海底后上升，随着海水密度降低，气泡逐渐膨胀，在表面形成MH微晶颗粒，最终溶解/消失在海水中。结果，甲烷溶解在中间水层中形成巨大的羽流。 (3) MH颗粒由水和海水中溶解的甲烷气体产生，上升，穿过温跃层，并在浅水中分解。