海の研究

海水(Mn~2+:約50ppm;pH:約8.0)中でバクテリアの媒介によって生成するマンガン酸化物鉱物を, いろいろなマンガン酸化バクテリアと海水の組み合わせを用いて調べた。その結果, hydrohausmannite, feitknechtite(β-MnOOH), manganite(γ-MnOOH), unnamed MnO₂ mineral(JCPDS Card:42-1316)および10Å manganate(buseriteあるいはtodorokite)が生成したが, マンガン酸化物が生成しない組み合わせもかなり存在した。バクテリアのマンガン酸化活性が高いときには, 酸化状態の高いMn(IV)酸化物が, それが低いときには, Mn(III)酸化物が, それぞれ生成した。各鉱物は, 中間物質を経ることなく, Mn~2+の酸化によって直接生成したものと考えられる。海洋環境に存在するMn(IV)酸化物は, 純粋な無機的反応よりもむしろ微生物の媒介によって生成するものと考えられる。

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1995年12月から1996年12月の一年間, 東京湾湾口部の水深890mの790m層で時間分画式セジメントトラップを用いて沈降粒子を集めた。全粒子束は5-65g m~-2day~-1であった。粒子中の全二酸化ケイ素, アルミニウムそしてマンガンの濃度は, それぞれ, 47-62%, 4.4-7.3%, 800-1400ppmであった。春季から秋季にかけて, 陸源粒子束と生物起源二酸化ケイ素粒子束が増大したことによる全粒子束の極大が, 5回観測された。その時, 丁度東京湾上を台風または低気圧が通過していた。二つのことが考えられる。一つは, 表層堆積物の舞い上がりによる粒子の再移動であり, もう一つは, 台風の通過によって成層化が崩れて栄養塩の豊富な亜表層の海水が表面に出てきて, その後の日照時間の増加によってプランクトン増殖が促進されたことによる一時的な生物活動の増大である。また, 東京湾中央の表層堆積物には正のガドリニウム異常があったが, 沈降粒子には異常が見られなかった。このことから, 粒子が東京湾湾口の海底斜面に沿って外洋へ移動する経路があることを明らかにした。

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