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論文 【 表示 ／ 非表示 】

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• Sr isotopic ratios of hydrothermal fluids from the Okinawa Trough and the implications of variation in fluid–sediment interactions

  Tomohiro Toki, Tasuku Nohara, Yoshiaki Urata, Ryuichi Shinjo, Shuko Hokakubo-Watanabe, Jun-ichiro Ishibashi, and Shinsuke Kawagucci (担当範囲: 研究全般)

  Progress in Earth and Planetary Science ( Springer Nature )  9 ( 1 ) 59   2022年11月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  沖縄トラフにおける海底熱水中のSr同位体比を比較すると，海水の混入を補正しても，海水よりもはるかに高い同位体比を示すことがわかった。このことから，海水よりもはるかに高い固体と反応していることが示唆され，沖縄トラフに供給されている大陸地殻を起源とする粘土鉱物と反応していることが示唆された。こういった高いSr同位体比は，堆積物が被覆している海底熱水系で見られる共通の特徴であると言える。

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• Identification of a large mud volcano field in the Hyuga-nada, northern end of the Ryukyu trench, offshore Japan

  Asada, M; Yamashita, M; Fukuchi, R; Yokota, T; Toki, T; Ijiri, A; Kawamura, K

  FRONTIERS IN EARTH SCIENCE ( Frontiers in Earth Science )  11   2023年11月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  We identified 27 new mud volcanoes, including potential ones, in a part of the Hyuga-nada area, southwest offshore Japan, at the northern end of the Ryukyu Trench, based on subseafloor geological structures using geophysical investigations. These mud volcanoes exhibited high density and breadth and were likely connected to other mud volcano fields in the south. Acoustic investigations indicated subseafloor structures. Multiple acoustically transparent bodies were interpreted as a region containing gas. They were likely to appear along faults and below the bottom of valleys and sometimes reached the seafloor, expressing mud volcanoes onto the seafloor. They also indicated the wide distribution of subseafloor free-gas throughout the area. These acoustic investigations suggested that a swarm of mud volcanoes exists over the Hyuga-nada area, heterogeneously distributed along a series of plate convergent margins, the Nankai Trough, and the northern part of the Ryukyu Trench.

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• Distribution of dissolved methane in seawater from the East China Sea to the Ryukyu forearc

  Toki, T; Chibana, H; Shimabukuro, T; Yamakawa, Y

  FRONTIERS IN EARTH SCIENCE ( Frontiers in Earth Science )  11   2023年11月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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• Assessing the activity of mud volcanism using boron isotope ratios in pore water from surface sediments of mud volcanoes off Tanegashima (SW Japan)

  Mitsutome, Y; Agena, K; Toki, T; Song, KH; Shinjo, R; Ijiri, A

  FRONTIERS IN MARINE SCIENCE ( Frontiers in Marine Science )  10   2023年09月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  Mud volcanoes can cause various geohazards, so it is very important to know their activity level and their distribution. Surface sediments were collected from four submarine mud volcanoes (MVs) off Tanegashima (SW Japan), namely, MV1, MV2, MV3, and MV14. We extracted pore water from the surface sediments and investigated its chemical and isotopic compositions. The sodium (Na) and chloride (Cl^-) concentrations decreased and the boron (B) and lithium (Li) concentrations increased with increasing depth, suggesting that some fluids with lower Na and Cl^- concentrations and higher B and Li concentrations than seawater were supplied upward from the deep sub-seafloor. The fluid advection velocities estimated from the pore-water profiles differed for each MV, and those of MV3 were the fastest (14 cm/yr) in this study. The estimated equilibrium temperature with clay minerals using Na and Li concentrations were 93-134°C, corresponding to the temperature of environments around 3.7 to 5.3 km below the seafloor. This indicates that these components originated from these depths and that the origin depth did not reach the plate boundary in this area. The B isotope ratio in the pore water was extremely high up to +57 ‰, suggesting that it was strongly affected by adsorption onto the surface of the sediments. A higher B isotope ratio (+57 ‰) was detected in MV3, which was considered to be more active, indicating that more B was adsorbed onto clay minerals supplied from deeper depths.

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• Origins of sediments and fluids in submarine mud volcanoes off Tanegashima Island, northern Ryukyu Trench, Japan

  Ijiri, A, Setoguchi, R, Mitsutome, Y, Toki, T, Murayama, M, Hagino, K, Hamada, Y, Yamagata, T, Matsuzaki, H, Tanikawa, W, Tadai, O, Kitada, K, Hoshino, T, Noguchi, T, Ashi, J, Inagaki, F

  Front. Earth Sci. ( Frontiers in Earth Science )  11   2023年06月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  Mud volcanoes are topographic features through which over-pressurized sediments are intruded upward and erupted, transporting fluids and sediments from the deep subsurface to the surface/seafloor. To understand material and biogeochemical cycling through mud volcanoes, we investigated the origins of sediments and fluids erupted by four submarine mud volcanoes off Tanegashima Island, along the northern Ryukyu Trench: MV#1–3 and MV#14. We estimated the ages of the source sequences of the mud volcano sediments to be middle to late Miocene based on nannofossils and ¹⁰Be ages. The sediments were characteristically enriched in illite. The similar mineral compositions and vitrinite reflectance values (0.42%–0.45%) of sediments erupted by the mud volcanoes strongly suggest that each is rooted in the same source sequence. Pore waters had Cl⁻ concentrations ∼40% that of seawater and were proportionally enriched in ¹⁸O and depleted in D, indicating the addition of freshwater from the dehydration of clay minerals. However, the smectite and illite contents (<40%) in the clay size fraction ruled out in situ smectite dewatering as the cause of the pore water Cl⁻ dilution. Thus, fluids derived from clay dewatering must have originated from deeper than the source sequence of the mud volcano sediments. Vertical Cl⁻ profiles indicate that the upward fluid advection rate and eruption frequency decrease from MV#3 to MV#2, MV#1, and MV#14 (MV#14 being dormant). At the active mud volcanoes, the C₁/C₂ ratios (<100) and methane δ¹³C values (−56‰ to −42‰) indicate that hydrocarbon gases are mostly derived from the thermal decomposition of organic matter in deep sediments where the in situ temperature exceeds 80°C. At the dormant MV#14, high C₁/C₂ ratios (700–4,000) and low methane δ¹³C values (ca. −75‰) suggest the limited supply of thermogenic methane and the subsequent shallow methanogenesis. Because vitrinite reflectance values indicate that the source sediments are too immature to produce thermogenic hydrocarbons, the hydrocarbon gases, like the fluids derived from clay dewatering, were probably supplied from deeper than the source strata. The supply of deep fluids into the source sequence might be a universal phenomenon in subduction zones, and may play an important role in mud volcanism and associated biogeochemical cycling.

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著書 【 表示 ／ 非表示 】

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• 海底熱水鉱床調査技術プロトコル : 戦略的イノベーション創造プログラム : SIP『次世代海洋資源調査技術』 (海のジパング計画)

  石橋　純一郎, 正木　裕香, 岡村　慶, 野口　拓郎, 土岐　知弘, 新城　竜一 ( 担当: 共著 , 担当範囲: 地質調査で採取された堆積物試料中の間隙水の地球化学的解析 )

  国立研究開発法人海洋研究開発機構次世代海洋資源調査技術研究開発プロジェクトチーム  2018年11月 ( ページ数: 59 ,  担当ページ: p.52 )

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  海底熱水鉱床近傍の掘削試料中の間隙水中に溶けているホウ素のホウ素同位体比を測定することによって，熱水の流れに関する情報を得ることができた。このことから，海底熱水鉱床の形成メカニズムを明らかにする上で，間隙水中のホウ素同位体比を調べることが一つの強力な地球化学的なツールになることが示された。

• 琉球列島の自然講座 サンゴ礁・島の生き物たち・自然環境

  土岐 知弘 ( 担当: 単著 , 担当範囲: 海底熱水研究なう＠沖縄トラフ )

  ボーダーインク  2015年03月 ( ページ数: 207 ,  担当ページ: p.160-161 )

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  沖縄トラフにおける海底熱水研究の最新トピックをわかりやすく紹介した。

• Nature in the Ryukyu Archipelago

  Tomohiro Toki ( 担当: 単著 , 担当範囲: When do you research hydrothermal systems? Now! )

  Change and Coral Reef/Island Dynamics Faculty of Science, University of the Ryukyus  2015年 ( ページ数: 154 ,  担当ページ: p.120-121 )

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  沖縄トラフの海底熱水研究の最新トピックをわかりやすく英語で紹介。

• 潜水調査船が観た深海生物ー深海生物研究の現在

  石橋　純一郎, 土岐　知弘 ( 担当: 共著 , 担当範囲: 分担執筆 )

  東海大学出版会  2008年02月 ( ページ数: 487 ,  担当ページ: p.10-22 )

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  冷湧水の化学組成に関する研究のレビューを行った。

• 先端の分析法: 理工学からナノ・バイオまで

  佐野　有司, 土岐　知弘 ( 担当: 共著 , 担当範囲: 気体成分 )

  エヌ・ティー・エス  2004年12月 ( ページ数: 1000 )

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  気体成分のサンプリング方法から各種分析方法までを詳しく説明した。

MISC（その他業績・査読無し論文等） 【 表示 ／ 非表示 】

MISC（その他業績・査読無し論文等） 【 表示 ／ 非表示 】

• 泥火山研究における地球化学の役割と課題

  土岐 知弘

  琉球大学理学部紀要 ( 琉球大学理学部 )  ( 108 ) 1 - 26   2020年03月

   

• 沖縄トラフ海底熱水系研究30年史

  土岐 知弘

  月刊海洋号外（海洋システムの謎に挑む化学 : 蒲生俊敬教授退職記念号 : 総特集） ( 海洋出版 )  61   174 - 179   2018年05月

   

• 多良間海丘熱水活動域での鉄利用微生物の解明

  牧田寛子, 毛利諒子, 坂本貴大, 鈴木優美, 鹿島裕之, 宮崎淳一, CHEN Chong, 松井洋平, 吉梅剛, 山中寿朗, 倉場可織, 横田瑛里, 岡村慶, 野口拓郎, 中村謙太郎, 土岐知弘, 崎山智彦, 橋本泰志, 高村岳樹, 高井研

  ブルーアース要旨集   2018   88   2018年

   

  J-GLOBAL

• 地質調査で採取された堆積物試料中の間隙水の地球化学的解析

  石橋純一郎, 正木裕香, 岡村慶, 野口拓郎, 土岐知弘, 新城竜一

  SIP 『次世代海洋資源調査技術』（海のジパング計画） 海底熱水鉱床の調査技術プロトコル     2017年

   

• バガスの熱分解時発生気体の捕集実験

  伊藤 涼, 仲宗根 桂子, 土岐 知弘

  琉球大学理学部紀要 ( 琉球大学理学部 )  ( 102 ) 1 - 11   2016年09月

   

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研究発表等の成果普及活動 【 表示 ／ 非表示 】

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• 与論島における住民主体で制作するボードゲームを用いた未来志向の試み

  土岐 知弘, 島袋 美由紀, 島袋 仁, 久保 慶明

  水文・水資源学会研究発表会要旨集  2023年  -  2023年   

  CiNii Research

• 海洋底拡大前夜の背弧海盆の中軸部は冷たいのか熱いのか？沖縄トラフ南部での科学掘削に向けた検討

  大坪 誠, 新井 隆太, 土岐 知弘, 木下 正高, 三澤 文慶, 大橋 聖和, 久保田 好美, 宮川 歩夢, 池上 郁彦, Christine Regalla, Chih-Chieh Su

  日本地質学会学術大会講演要旨  2022年  -  2022年   

  CiNii Research

• 日向灘沖における九州パラオ海嶺沈み込みの影響評価 KS-21-18 航海序報告

  木下 正高, 橋本 善孝, 瀬戸口 亮眞, 濱田 洋平, 金松 敏也, 土岐 知弘, 満留 由来, 鹿児島 渉悟, KS-21-18 航海乗船者一同

  海と地球のシンポジウム 科学のフロンティア×研究船  (東京大学 伊藤謝恩ホール＋オンライン)  2021年12月  -  2021年12月   

• 沖縄トラフ南部，背弧拡大プロセスの解明に向けて：KH-21-3 Leg 1

  大坪 誠, 久保田 好美, 三澤 文慶, 木下 正高, 新井 隆太, 土岐 知弘, KH-21-3乗船研究者一同

  海と地球のシンポジウム 2021 科学のフロンティア×研究船  (東京大学 伊藤謝恩ホール＋オンライン)  2021年12月  -  2021年12月   

• The roots of helium in surface sediments of submarine mud volcanoes off Tanegashima

  Yuki Mitsutome, Tomohiro Toki, Takanori Kagoshima, Naoto Takahata, Yuji Sano, Yama Tomonaga, Akira Ijiri

  AGU Fall Meeting 2021  (New Orleans, LA & Online Everywhere)  2021年12月  -  2021年12月   

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学術関係受賞 【 表示 ／ 非表示 】

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• 第24回しんかいシンポジウムポスター発表賞

  2008年03月14日   海洋研究開発機構  

  受賞者: その他の受賞者

科研費獲得情報 【 表示 ／ 非表示 】

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• 東シナ海大陸斜面域におけるメタンの供給源は，熱水か？

  基盤研究(C)

  課題番号: 23K11391

  研究期間: 2023年04月  -  2027年03月 

  代表者: 土岐 知弘 

  直接経費: 3,600,000（円）  間接経費: 4,680,000（円）  金額合計: 1,080,000（円）

• 沈み込むプレート上部における水の流動の地域による違いとプレート境界への影響の解明

  基盤研究(B)

  課題番号: 23H01268

  研究期間: 2023年04月  -  2026年03月 

  代表者: 山野 誠, 木下 正高, 笠谷 貴史, 後藤 忠徳, 朴 進午, 土岐 知弘, 川田 佳史 

  直接経費: 14,400,000（円）  間接経費: 18,720,000（円）  金額合計: 4,320,000（円）

• 海底泥火山活動を介した地下深部生命、炭素の海洋への拡散・循環モデルの構築

  基盤研究(B)

  課題番号: 20H04315

  研究期間: 2020年04月  -  2023年03月 

  代表者: 井尻 暁, 星野 辰彦, 乙坂 重嘉, 村山 雅史, 土岐 知弘, 野口 拓郎 

  直接経費: 13,500,000（円）  間接経費: 17,550,000（円）  金額合計: 4,050,000（円）

• 海底泥火山活動を介した地下深部生命、炭素の海洋への拡散・循環モデルの構築

  基盤研究(B)

  課題番号: 20H04315

  研究期間: 2020年04月  -  2023年03月 

  代表者: 井尻 暁, 星野 辰彦, 乙坂 重嘉, 村山 雅史, 土岐 知弘, 野口 拓郎 

  直接経費: 13,500,000（円）  間接経費: 17,550,000（円）  金額合計: 4,050,000（円）

• 海底泥火山活動を介した地下深部生命、炭素の海洋への拡散・循環モデルの構築

  基盤研究(B)

  課題番号: 20H04315

  研究期間: 2020年04月  -  2023年03月 

  代表者: 井尻 暁, 星野 辰彦, 乙坂 重嘉, 村山 雅史, 土岐 知弘, 野口 拓郎 

  直接経費: 13,500,000（円）  間接経費: 17,550,000（円）  金額合計: 4,050,000（円）

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  本研究は、種子島沖海底泥火山群の調査により採取された海水・堆積物試料中の炭素含有物質(メタン、有機物)の炭素安定同位体・放射性炭素同位体分析および微生物叢解析により、泥火山から放出される炭素物質・微生物の起源を明らかにする。また、これら炭素含有物質の海洋中の挙動（拡散、反応過程）を調べ、微生物活動との関連について定量的に把握することにより、泥火山活動を介した地圏-水圏-生命圏の相互作用を解き明かすことを目的とする。 令和2年度に溶存態有機物の濃度・安定・放射性炭素同位体比の測定を行う予定であったが、コロナ禍のために研究が進められなかったた。令和3年度は、TOC計を立ち上げ、海水中溶存態有機炭素濃度の精密測定のプロトコルの作成を行った。この結果、外洋の低濃度溶存態有機炭素濃度を繰り返し測定精度を1%以内におさえる分析手順を確立した。 その他、種子島沖海底泥火山で得られた間隙水、ガス、噴出堆積物の分析をすすめた。堆積物中のビトリナイトの反射率から堆積物の温度履歴を求めた。その結果、堆積物の経験温度は70℃程度であり、泥火山の流体に含まれる熱分解起源炭化水素ガスや、粘土鉱物の脱水由来の水を生成するには経験温度が低いことが明らかになった。このことは、水や炭化水素ガスは、噴出堆積物の起源層よりも深い深度から供給されていることを示唆しており、泥火山の噴出には、泥火山の噴出堆積物起源層への深部流体の注入とそれによる間隙水圧の上昇が寄与している可能性が高いと考えられる。

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その他研究費獲得情報 【 表示 ／ 非表示 】

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• 陸と海をつなぐ水循環を軸としたマルチリソースの順応的ガバナンス： サンゴ礁島嶼系での展開

  研究費種類: 公的研究費（省庁・独法・大学等）  参画方法: 研究分担者

  研究種別: その他  事業名: 実践プロジェクト

  研究期間: 2019年04月  -  2027年03月 

  資金配分機関: 総合地球環境学研究所

• 堆積物に埋積した黒鉱様海底熱水鉱床の探査技術の開発

  研究費種類: 財団・社団法人等の民間助成金  参画方法: その他

  研究種別: 受託研究  事業名: -

  研究期間: 2009年09月  -  2010年03月 

  代表者: 土岐　知弘  資金配分機関: 国立大学法人岡山大学 学長　千葉　喬三

  直接経費: 5,926,240（円）  間接経費: 1,777,872（円）  金額合計: 7,704,112（円）

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