東京大学 大気海洋研究所50年史 1992-2001 東京大学 大気海洋研究所50年史 1992-2001

第5章 研究系と研究センターの活動

5-2 海洋地球システム研究系

5-2-3 海洋底科学部門

中央海嶺,背弧海盆,プレート沈み込み帯など海底の動態の解明および海底堆積物に記録された地球環境記録の復元と解析を行う.海洋底地質学分野,海洋底地球物理学分野,海洋底テクトニクス分野よりなる.

(1)海洋底地質学分野

本分野の前身にあたる海底堆積部門は旧海洋研究所発足時の1962年に設けられ2000年から現在の分野となった.本分野は海洋地質学から地球物理学にわたる広範囲の学問領域を研究している.発足時の部門主任であった奈須紀幸教授が1984年4月に退官後,1985年1月から平朝彦が教授に着任した.平が1994年12月に海洋科学国際共同研究センターに転出後は,1988年4月に助教授として就任した末廣潔が1996年1月に教授に昇任した.また末廣が1998年に海洋科学技術センター(現海洋研究開発機構)に転出後,徳山英一が2000年2月に助教授から教授に昇進し2012年3月に定年退職した.芦寿一郎は2001年4月に助教授に就任し,2007年に大学院新領域創成科学研究科自然環境学専攻を主務,海洋研究所を兼務することとなり現在に至っている.篠原雅尚は1992年1月に助手に就任し,1994年1月に千葉大学助教授に転出した.1996年4月に斎藤実篤,望月公廣が助手に就任した.斎藤は2000年12月に海洋科学技術センターに,望月は2001年7月に地震研究所に転出した.2002年4月に中村恭之,2002年9月に白井正明が助手に着任した.白井は2008年4月に首都大学東京に,中村は2010年10月に海洋研究開発機構に転出した.1987年から勤務していた山本富士夫技官が2000年に退職後,亀尾桂が2001年に技術官として採用され,現在は観測研究推進室に勤務している.また,金原富子,木下千鶴,播磨美那子,末田直子,中川幸子,芝尚子は事務補佐員,技術補佐員として多岐にわたる業務に携わった.

本分野は海洋地質学から地球物理学にわたる広範囲の学問領域を研究している.特に音波を用いたリモートセンシングで得られたデータを扱っている.海底面の調査機器として海底音響画像探査機IZANAGIおよびWadatsumiを開発し,日本周辺の海底微細構造を明らかにした.地殻構造の研究としては,小規模のマルチチャンネル音波探査機器を用いた探査とともに,電算機処理システムを導入し大規模なマルチチャンネル音波探査システムで取得されたデータ解析を行っている.南海トラフ海域では日米共同で取得した三次元探査記録のアトリビュート解析から,プレート境界断層の物性が水圧によって大きく変化することを明らかにした.また,海底下の熱水鉱床の3次元イメージングを目指し,バーティカルサイスミックケーブルと高周波音源を組み合わせた接地型高解像探査システムの開発を行っている.新システムは深度方向に50cmの精度で海底下100mまでイメージングでき,沖縄トラフにおいて実海域試験に成功した.音波を用いたイメージングは海底下のみに限らず,黒潮内での温度と水温の急変でできた反射面の解析から海水柱の層構造を捉えている.リモートセンシングで得た結果をもとに,海底からピンポイントで試料を取得するため,深海底で重作業可能な水中ロボットNSSを開発した.南海トラフの活構造,東地中海の塩水湖,沖縄トラフの熱水等の調査を行い,従来の手法では取得が困難な情報を得ている.

一方でサンゴの生息環境と増殖に関する研究も進めている.特に沖ノ鳥島において,サンゴの生育度の指標である礁内表層海水のアルカリ度の測定を2008年から行い,外洋に比べて有意に低くグレートバリアリーフ等の礁内の値とほぼ等しいことを示した.沖ノ鳥島のサンゴ育成には,礁内にサンゴの幼生であるプラヌラの着床する硬質な岩石が必要と考えられる.そこでプラヌラが好んで着床する多孔質な電着構造物を用いたサンゴ育成実験を与論島で進め,サンゴ幼生が電着構造物に着床することを実証した.

本分野では多くの国際共同研究を推進してきた.まず国際深海掘削計画(IPOD/ODP),統合国際深海掘削計画(IODP)が挙げられる.海洋研究所は参加機関として,掘削計画の立案・航海への研究者派遣・掘削事前調査を担ってきた.一方,掘削科学に携わる研究者のコンソーシアムの立ち上げにも大きな役割を果たした.末広,平,芦は内外の研究者を組織して掘削提案書を作成し航海を実現した.また,乗船研究者として職員・大学院学生の多くが参加し研究成果を挙げてきた.他の国際共同研究としては日仏海溝計画が挙げられる.1983年に始まった日仏KAIKO計画では,未知の海溝域の調査が実施され我が国の海洋研究者に多大なインパクトを与えた.その後もKAIKO-Tokai計画・SFJ-KAIKO計画・KAIKO-NanTroSEIZEを推進し,南海トラフの活構造を明らかにし活断層マップや各種学術雑誌で成果を公表している.

1992年4月以降に博士課程を修了した大学院学生は,村山雅史,清川昌一,大河内直彦,仲佐ゆかり,荒木英一郎,氏家由利香,青池寛,Carla B. Dimalanta,Moamen Mahmoud Ibrahim El-Masry,家長将典,Yusuf Surachman Djajadihardja,野牧秀隆,菅沼悠介,黒田潤一郎,辻健,Udrekh,内藤和也,藤内智士,大岩根尚である.修士課程を修了した大学院学生は,大河内直彦,有家秀郎,大森琴絵,森田澄人,山口耕生,荒木英一郎,五十嵐智子,米島慎二,池俊宏,黒田潤一郎,Udrekh,澤田拓也,田中千尋,辻健,見澤直人,渡邊奈保子,堀川博紀,豊田倫子,小尾亜由美,大塚宏徳,谷岡慧,三澤文慶,小嶋孝徳,桜井紀旭,安達啓太,多良賢二である.研究生として西山英一郎,岩井雅夫,斎藤実篤,村山雅史,多田井修,見澤直人,吉山泰樹,藤内智士,成田幸代,COE研究員として阿波根直一,中村恭之,山根雅之,海洋科学特定共同研究員として中村恭之,青池寛,五十嵐厚夫,内藤和也,朝日博史,研究機関研究員として岡崎裕典,学振特別研究員として芦寿一郎,岡田誠,清川昌一,ラウル・ポードワン,久保雄介,黒柳あずみ,特任研究員として,大村亜希子,原口悟,学振外国人特別研究員としてポール・ヘッセ,マーク・ハンブレが在籍した.

2011年度の在籍者はD3:[新]大塚宏徳,村岡諭,D2:[新]三澤文慶,D1:[新]小嶋孝徳,M2:[新]安達啓太,林智胤(韓国),多良賢二,M1:[理]喜岡新,[新]澤田律子,海洋科学特定共同研究員:朝日博史,特任研究員:原口悟,[新]大村亜希子である.

(2)海洋底地球物理学分野

本分野は1965年設置の海底物理部門を前身とし,2000年の改組により海洋底科学部門・海洋底地球物理学分野となった.1992年4月当時の体制は瀬川爾朗教授,藤本博巳助教授,福田洋一助手,藤浩明助手,小泉金一郎技官(1993年教務職員,1994年から助手)であった.1992年7月に福田が京都大学に助教授として転出し,同年11月に今西祐一が新たに助手として採用された(2007年より助教).瀬川は1997年3月に定年退官した.1999年4月に巽好幸が京都大学より教授に着任(併任),2000年3月に海洋科学技術センターに異動した.1999年4月に藤が富山大学に助教授として,2000年4月に藤本が東北大学に教授としてそれぞれ転出した.2000年の改組後,2001年10月に本所初の外国人教員としてMillard F. Coffinがテキサス大学から教授として着任した.2002年12月には沖野郷子が海底テクトニクス分野助手から本分野助教授(2007年より准教授)に昇任した.2006年3月に小泉が定年により退職した.2007年12月にCoffinは英国サザンプトン海洋センターに転出した.2010年の改組に伴い,朴進午准教授が海洋科学国際研究センターから配置換えとなった.2010年7月には今西が地震研究所に准教授として転出した.この間,事務補佐員・技術補佐員・支援職員等として,野中純子,間々田美帆,水原泉,野久尾由美子,庄子恵美,村上幸恵,片柳和泉,畑中彩子,田中節子,三村京子,小松智恵子,西本路子,浅香勢子,蔵原大が研究教育の発展に貢献した.

本分野では長年にわたり,海洋底および固体地球内部の構造とダイナミクスに関して主に地球物理学的観測手法を用いて研究を行い,あわせて必要な技術開発を行ってきた.

1992~2000年の間,瀬川は極地研究所と共同で南極観測船「しらせ」による南極海周辺の海上重力測定を進め,その結果と海面高度計のデータを用いて,海域,特に南半球高緯度帯の重力異常のマッピングを行った.またGPSによる移動体の測位精度が向上したことに注目し,船上重力計を改造した航空重力測定システムの開発を進めた.藤本は数値シミュレーションの手法によるマントルダイナミクスの研究を進めるとともに,玉木ととともに国際共同研究InterRidgeを主導し,1994年に行われた日米共同の大西洋中央海嶺の潜航調査や,白鳳丸のインド洋中央海嶺およびアデン湾のリフト帯の航海など,グローバルな中央海嶺系の構造や熱水活動の調査研究を進めた.また海底地殻変動観測のために,水平方向の変動を検出する精密音響測距システムおよび上下変動を検出する海底圧力観測装置の開発を進めた.東太平洋海膨南部の観測では,1997年末のエルニーニョ終焉に伴う海底圧力変動を捉え,地球の扁平率の異常な変動との関係が注目された.小泉は研究船淡青丸による瀬戸内海の重力異常のマッピング等を行った.

2001年以降は,Coffinを中心としてLIPS(巨大火成岩岩石区)の構造と起源に関する研究が行われた.太平洋西部に位置するオントンジャワ海台の重点的調査を実施し,海底掘削と反射法地震探査を用いて海台の形成過程を明らかにした.沖野を中心とした中央海嶺系の研究も精力的に行われ,インド洋の中央海嶺を主な対象として,マグマ供給が乏しく大規模正断層による伸張が卓越する海底拡大系に関する研究が行われた.また,中央海嶺や背弧拡大系の海底熱水域の潜水船,AUVを用いた高分解能海底マッピングを実施し,マリアナトラフ南部やインド洋三重点付近の熱水系を支える海底の浅部構造を明らかにした.潜水船・AUV搭載型磁力計については,生産技術研究所,国立極地研究所等と協力して測器および解析手法の開発に取り組み,海洋性地殻の熱水変質の広がりを磁気的に捉えることに成功している.今西は超伝導重力計を用いた研究を進め,2003年十勝沖地震時の微小重力変化をはじめて捉えるという成果を挙げた.朴は南海トラフにおける深海掘削や地震探査の中心的な役割を担い,巨大地震発生帯の分岐断層の様相を明らかにした.海底掘削孔を利用したVSPやcore-log-seismic等の新しい手法による構造解析も進めている.

2003~2005年にはCoffinを議長としてIODP(統合国際深海掘削計画)の科学計画パネルを運営し,国際的な掘削科学コミュニティの中心を担う役割を果たした.InterRidgeの日本事務局の役割も2005年以降は沖野が果たしている.また,白鳳丸搭載の測深機・磁力計・重力計を用いた観測の水準を維持するための努力を航海企画室等と協力して行い,全国共同利用に積極的に貢献してきた.

教育面では,本分野の教員は理学系研究科・地球惑星科学専攻(2000年の改組までは地球惑星物理学専攻)の担当教員を務めてきたほか,Coffinは新領域創成科学研究科・自然環境学専攻の兼担教員も務めた.1992年4月以降に博士の学位を取得したのは藤浩明,島伸和,中久喜伴益,富士原敏也,松本晃治,大谷竜,亀山真典,E. John Joseph,浅田(吉村)美穂,三浦亮,佐藤太一である.同期間に修士の学位を取得したのは,松本晃司,大谷竜,亀山真典,長田幸仁,井上博之,渡邊みづき,佐藤太一,東真幸である.研究機関研究員,特任研究員,海洋科学特定共同研究員,外国人特別研究員などとしてGraham Heinson,Stephen C. Mazzotti,木戸元之,Anahita Ani Tikku,黒田潤一郎,鶴我佳代子,Jian Tao,望月伸竜,吉河秀郎,佐々木智之,内藤和也,本荘千枝らが本分野で研究を行った.また,2004年にはカリフォルニア工科大学のJoann Stock,Brian Wernickeの両教授が滞在し共同研究を行った.

2011年度の在籍者はM3:[理]東真幸,M1:[理]藤井昌和,研究実習生:山口智英,特任研究員:内藤和也,本荘千枝,吉河秀郎である.

(3)海洋底テクトニクス分野

本分野は1975年設置の大洋底構造地質部門を前身とし,2000年より海洋底テクトニクス分野となった.1992年4月当時のスタッフは小林和男教授,玉木賢策助教授,石井輝秋助手,中西正男助手,渡辺正晴技官であった.1993年3月に小林が定年退官し,1994年2月に教授となった玉木が研究室を引き継いだ.1993年7月に渡辺正晴技官は観測機器管理室へ異動した.1994年11月石井が助教授となり,2001年4月中西は千葉大学助教授に昇任した.1999年7月海上保安庁水路部(現海洋情報部)から沖野郷子が助手に着任し,2002年12月に海洋底地球物理分野の准教授に昇進した.2005年4月玉木は東京大学工学系研究科に異動した.2005年6月後任として独立行政法人産業技術総合研究所地質調査所の主任研究員であった川幡穂高が教授に着任した.2006年4月新領域創成科学研究科環境学研究系の改組に伴い,川幡は新領域創成科学研究科教授,海洋研究所兼務教授となったが,2012年4月に東京大学大気海洋研究所に戻った.2007年2月井上麻夕里が助手として着任した.井上は2012年2月よりドイツ国ミュンスター大学で海外研究を行っている.2007年3月に石井が退職し,後任として2008年11月に東京大学理学系研究科で講師であった横山祐典が准教授に着任した.

本分野は設置以来,多岐にわたる海洋底火成活動の物質科学とテクトニクスのトータルな解明を目指してきた.海洋底火成活動は①プレートの発散の場である海嶺域,②収斂の場である島弧海溝域(そして両者の複合域である縁海域),③独立のプレート内域(巨大火成岩区,ホットスポット,コールドスポット,ミニスポットなど)の活動に大別できる.本分野では上記3種の活動域での火成活動の構成物とその変遷過程の解明,そしてそれが地球環境に及ぼす影響について基礎研究を実施してきた.

中央海嶺に関する研究では,1992年に「InterRidge」と呼ばれる国際的な研究を推進する仕組みが設定された.日本は創設当時からのこのプログラムの正会員で,2000~2003年の4年間は海洋研究所に国際オフィスがあり,玉木が国際議長を務めた.対外的に日本の海嶺研究者コミュニティを代表する役割も含めて日本国内向けのInterRidge-Japanの事務局は海洋研究所にあり,活動を支えた.この貢献により西太平洋,北東太平洋,インド洋の中央海嶺および背弧海盆において十余の航海を実施し,中央海嶺研究をグローバルに推進した.対象とした研究分野は,海洋地質学,海洋地球物理学という地学ばかりでなく,海洋化学,海洋生物学,海中工学の多岐にわたった.1996年の日仏英共同南西インド洋海嶺調査,2000年の日露英共同北極海海嶺調査を主導し,超低速拡大海嶺においてマントル物質の広範な露出により拡大が担われていることを明らかにした.また,1990年代から海洋底地球物理分野と協力して潜水船等に搭載する深海三成分磁力計や曳航型深海磁力計の開発に取り組み,大西洋中央海嶺やマリアナトラフをはじめとする西太平洋の背弧拡大系において海底地殻の磁化構造と熱水活動による磁化減衰現象を解明した.

海台に関する研究では,北西太平洋全域の磁気異常データを収集し,太平洋プレート北部の拡大史の完全な復元を行いシャッキー海台の形成過程を明らかにした.

収斂の場である島弧海溝域に関する研究では,海洋地殻・島弧火山岩の採取と解析を積極的に実施してきた.特に伊豆・小笠原海域ですでに採取されていた岩石について岩石学的,同位体・化学的分析と解析を行い,背弧雁行海山列についての詳細な岩石学的特徴を明らかにした.その結果,マグマ混合による組成変化の影響を考慮すると,背弧雁行海山列の火山岩は岩石学的特徴の異なる三種の火山岩グループに分類された.これらの火山岩グループは,それぞれ異なる起源マントルに由来し,その起源マントルは背弧海盆拡大に先だって島弧火成活動域にもたらされたもの,背弧海盆の形成によって組成変化したもの,背弧海盆拡大末期に新たにもたらされたものにそれぞれ対比されることを明らかにした.

2005年以降は固体地球と地球環境との相互作用についての研究が進展した.過去の海洋地殻が陸上に乗り上げた岩体であるオマーンオフィオライトにおける岩石―熱水作用について研究した.特にこの反応プロセスに鋭敏な同位体を中心に研究を進めた結果,変質温度は海洋地殻の深部になるほど連続的に上昇すること,常識とされていた以上に海水が海洋地殻下部まで達するとともに液体量も非常に大きかったこと,ホウ素については岩石―熱水作用によりホウ素が海洋地殻に付加することなどが明らかとなった.熱水鉱床の形成するための鉱液についても海洋地殻下部からの寄与も示唆された.現在の海洋地殻での深部掘削が近い将来待たれる.海水準変動の研究は古くて新しいトピックである.現在の温暖化とも関連して注目を浴びているが,氷床と海洋との表層荷重の再分配や地球回転の影響なども考慮して評価する必要があり,さらには地殻の厚さの変化やマントルレオロジーを勘案したアイソスタシーも考慮に入れる必要がある.これらについて,国際プロジェクトや白鳳丸航海により得られた試料を用いて,地球物理モデルを併用しながら研究をすすめており,世界的にも本分野がリードしている.

大学院教育については,理学系研究科の地球惑星科学専攻(改組前は地質専攻,地球物理専攻)を主としながら,川幡が2006年度より新領域創成科学研究科環境学研究系の大学院生も受け入れてきた.1992年4月以降,博士の学位を取得したのは押田淳,マサル・デスデリィウス,本荘千枝,モー・キョー・トゥー,原口悟,佐々木智之,町田嗣樹,李毅兵,三島真理,山岡香子,城谷和代,阿瀬貴博,牛江裕行,吉村寿鉱の各氏である.修士の学位を取得したのはモー・キョー・トゥー,本荘千枝,是永淳,原口悟,佐々木智之,謝冠園,山足友浩,町田嗣樹,三浦亮,浅田美穂,北沢光子,佐藤泰彦,中瀬香織,松田康平,若林直樹,李毅兵,島田和明,渡辺陽子,三島真理,牛江裕行,吉村寿紘,佐藤愛希子,小崎沙織,松田直也,新免浩太郎,荒岡大輔,松倉誠也,福島彩香,松岡めぐみ,林恵里香,氷上愛,石川大策,中村淳路,俵研太郎,坂下渉,窪田薫,山崎隆宏,高橋理美,川久保友太,安岡亮,山口保彦,小泉真認,小林達哉,原田まりこの各氏である.

2011年度の在籍者はD3:[理]牛江裕行,山根雅子,[新]吉村寿紘,D2:[理]山口保彦,D1:[理]川久保友太,[新]荒岡大輔,M2:[理]坂下渉,窪田薫,俵研太郎,中村淳路,東賢吾,福嶋彩香,[新]石川大策,林恵里香,氷上愛,松岡めぐみ,M1:[理]関有沙,戸上亜美,真中卓也,[新]洪恩松(中国),篠塚恵,森千晴,外国人研究員:クリステル・ノット(フランス),研究実習生:ワン・ヨンジー(中国),特任研究員:黒柳あずみ,スティーブン P. オブラクタ,宮入陽介である.