サイエンスカフェ in 静岡

第86話	

2014年5月29日
B-nest	 静岡産学交流センター	 
ペガサート６階	 	 

金、プラチナの輝き：	 
レアメタルは地球のどこにある？	 
静岡大学 理学部	

森下	 祐一	 菱マンガン鉱	

MnCO3	
マンガン	 

北海道	
上国鉱山	方鉛鉱、閃亜鉛鉱	

PbS, ZnS	
鉛・亜鉛
幅10cm

ym	主な職歴と研究・業務内容	 	 

1979年

東京大学理学部地学科卒業	 

1979年

科学技術庁原子力安全局行政官：原子力安全に関する予算措置	 

1980年

通商産業省地質調査所研究員：金属鉱物資源の同位体的成因研究	 

1987年

通産省工業技術院国際研究協力課：国際活動の予算措置と運営	 

1987年

東京大学理学博士	 

1988年

通商産業省地質調査所主任研究官：金鉱床の成因研究	 

1989年

米国ブラウン大学地質科学科客員研究員：鉱物中の元素拡散の研究	 

1991年

人事院任用局試験専門官併任：国家公務員採用	 I種試験（地質）の運営	 

1996年

人事院国家公務員採用	 I種(現在の総合職)試験(地質)試験専門委員併任：	 
地質試験問題の作成と採点	 

2000年

通商産業省地質調査所鉱床成因研究室長：鉱物資源の研究	 

2001年

産業技術総合研究所研究グループ長

2013年

静岡大学教授

資源地質学、地球化学の研究 	 

資源地質学、地球化学の研究・教育	 ym	ĝš!"#ȏȤ

$%%#

&%%#

'%%#

ǯǮȤȢšŊ!
ȎȤțȋȤ"ǲȢǾ

5 cm$# !%# '%# $%#!%%#

http://gold.tanaka.co.jp/commodity/shohin/g_coin.html

ȚǮȓȟȞȤȑ
šŊ"ǲȢǾym

「純金千両箱」は総重量 約36Kg、参考価格3億円相当（非売品）で、2003年に田中貴金属工業(株)	  で製作された 	

幅32.1cm、横19cm、高さ11cm 	

ym	

5 cmcmȓȝȄȊȦûšȧȏȤšǣȓȝȄȊǣqƁRǗǌǕǪǩǠǎǄƹ
ƿǏǩǣòÇǖŞļǙ7ǄƾǨǉǗǫǖĠǌǠǎƺymšȲƸtƸƑƙƎƓƒƈƦƏƤƪƓ¼H¿ǛñòŠ!
"+!ȈȢȦňŅƾǧȧůñòŠ!
',-((!ȈȢ

USGS (2012)

5.2 m

20 m
ym

ȓȝȄȊȦûšȧȲ¼H¿ǛñòŠ!
.,-((!ȈȢƸtƸƒƑƎƔƕƈƦƏƤƪƓůñòŠ!
"/(!ȈȢ
Johnson Matthey PLC (2013)

2 m
6 m
ym

秋田県小真木鉱山	
（黒鉱鉱床）	

黄銅鉱 	

黄鉄鉱 	
横幅7cm	ym	šťĮǛ-ăƈ

Ĳ2ť}Ȧƅ&ĂȧƸƑƐƜƔƕƈƢƝƍƒƜƈƒƐƑƒƎƙ¬ćıĮ ǚšź ǚğĚǖƹO¼ŠǄƔƐƭƭƪƈǖǜſŪǖǣĽǁǙƿťêŎâĈđǜ
ĆǦǩǕƿǙƿƷťêŎâ¨Áǖ^ŏmǄúzym本日のメニュー	
１ 日本の鉱山の歴史	
２ レアメタルの重要性と産業	
３ レアメタルとレアアース	
４ メタルフロー	休憩	
５ マグマ熱水系	
６ 研究手法１：同位体比測定と日本の鉱床への適用研究	
７ 研究手法２：微小領域分析：二次イオン質量分析法（SIMS）	
８ SIMS分析の鉱床への適用研究	ym	ƕƕ6ǜ´¾ǖǜ¯üǛš{ť}Ǆ­ÇǌǕƿǑ ŎâǛǙƿ´¾ȳƇťť!
ÛéÐťßť}

Ţćť}

ċ~ť}

½şť}

´¾ǛťģĿ)"2$+*

ym

現在操業中の金属鉱山	

1960年以降、日本の鉱山は次第に閉山し始めるが、特に1980年以降、主に中国から輸入する安価な金属により日本の鉱山は次々と閉山し、現在では鹿児島県の菱刈鉱山の他に 3つの小さな金鉱山が操業しているだけとなっている。				
☞ 経済至上主義による産業の育成が行われて来たが、日本の鉱山が4つになった2010年に問題が生じる。	

ym	ƼŎâǛǙƿ[ƽǒǃǦƼf[ǃǦŌǁǝİƿƽǖǜǙǆƹƼŎâǫhŠǚļǗǎǨ[ƽǗ¤ǁǩǝƹèťêŎâǛĈđǣļ´¾ǜťêŎâǫhŠǚǀǛǖƹȗǾǺȘǄİǆŁǀƼŎâǛǙƿ[ƽǖǜǙǆƹƼŎâǫhŠǚļǗǎǨ[ƽǗ¤ǁƹĢǫĉ!ǎǨǉǗǄļƈƲ

Johnson Matthey PLC ym

レアアースとレアメタル	ym	ȠǬȚȂȟǗǜȪƸǐǛMǛŖǧƹȠǬȦxȧǙȚȂȟȦš{ȧǖƾǨƺȫƸòÇǚǂǇǨ4ó"ǄƃƿǉǗǄ6ªƺȬƸȠǬǖǜǙƿǄƹŎâǗǌǕGǧ/ǎǉǗǄŸǌƿš{ǣOǡƺȭƸëpǛ^bǚ#]ǌǕaĴǋǩǕƿǨš{ǣOǡƺȮƸĺũǚƃǙ¡ĶǤgŠǛǱȌȟǶȤǄļǙǘǛðõǖƹƸƸťćǃǦš{ǚǎǨǉǗǄXŸǖƾǨš{ǣOǡƺÖƑƸšƹŦǜȠǬȚȂȟǖǜƾǨǄĨýǚŋš{ǗPǝǩǨƺÖƒƸȠǬȚȂȟǛ0ƀǜòÇƹĊìÒǚǍǕeºǋǩǨƺym

レアメタル	30元素	＋レアアース	計31鉱種（47元素）	

レアアース	
希土類元素	
17元素	ym	

oZtfvy949ſīůĤøĎſīůĤøĎ ÎůÇǤJOGMECȦjSȧȨĈđĪȦťWĈđȧťñțȇȟ»ÚǚĥǎǨȞǻǮǷȟȞǻǮǷȟŷſxŤƀŤº¤ť
š{ť} ťćšŜŁXshmǛŉĦœŕǚť}ǄǙƿƸƸƸƸƷ¸Ǜ[*ť}ǜȳìď
Źåſà



sTJQt

ĽůĤƗćĊÿƗ
sTJQt
òÇǛƃ<ǖǠǎǠǎgǆǛȠǬȚȂȟǄ÷ ǖļǚƈǙǨym

マグマ熱水系モデル	 
熱水性鉱床の成因解明は熱水への金属の溶解と鉱脈での沈殿を扱う学問	 	 鉱床探査だけでなく、環境における元素の移動を研究する学問と共通	 

地球表層に鉱床が生成する	  熱水性鉱床	ym	

鹿児島県	

菱刈鉱床と	串木野鉱床	
（含金銀石英脈） 	

浅熱水性鉱床	 
Epithermal	  deposit	  黒丸：金鉱床	 
鹿児島県には安山岩類中に金鉱床が多数あるが、その基盤岩は四万十帯の堆積岩	 	 ym	The Hishikari mine

金の平均品位 = 40 g/t (2012)345	 億円	  金の年間生産量 = 7.5 t/y (2012)
9200億円	   金の総生産量 = 200 t (2012)	
住友金属鉱山株式会社 (2012)

鉱化作用： 1.25 Ma - 0.66 Ma	
生成温度： 195° - 230°C 	
Izawa et al. (1993)ym	菱刈鉱山 山田鉱床 成泉7脈

地質ニュース	  No.601	  (2004.9)	  ym	ťêŎâǛņÁȣ¨ÁÔȞțȤȈȀȢǼȢǸ^ŏņÁêð¨Á^<m¨Á
ŃŨȦȖȤȞȢǸȧņÁơƝƟª

ćǺǬym

私の研究手法		
１ 同位体比測定	
質量分析計	
（炭素、酸素同位体を測定）		
２ 微小領域分析	
二次イオン質量分析法（SIMS）	
（元素分析、同位体分析）	

ym	

１. 同位体比測定	
同位体： 同じ元素（原子番号が同じ）で質量数（重さ）が異なる原子	同位体比	デルタ	炭素 12C,	  	  	  	  	  13C,	  	  	  	  	  14C	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  98.93% 	  	  1.07% 	  	  	  酸素 16O,	  	  	  	  17O,	  	  	  	  18O	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  99.757%	  	  0.038%	  	  0.205%	

パーミル	
13C/12C)	  (sample
δ13C = [ 	13 12-­‐1]	  x	  1000	  (‰)	  ( C/ C)PDB	18O/16O)	  (sample
δ18O = [ 	18 16-­‐1]	  x	  1000	  (‰)	  ( O/ O)SMOW	

鉱物をCO2に変換して、その同位体比を気体質量分析計で測定	  ym	½şšťñțȇȟ°ŻYšǄÑäǌǑ¹ǛéÐǜƹî]ǜÌǓǕƿǙƿǄƹ
ťêǛLǚéÐǛŏǄ5ǠǩǕƿǨƹ{èÈ"#91ƸƸƸƸMorishita and Nakano (2008)ĉŀÄÇ49ſêøĎym鹿児島県北薩地域の金鉱床特集	 

1985年から2007年まで、独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構(JOGMEC)のアドバイザーを務め、記録を残すために2004年に編集した。	 

産業技術総合研究所ホームページからpdfで閲覧可能。	  
ym	ŅáſàƕWOtwÅƖÛčĄĳ&aqy^sbłŋ4
byitīıÒŰG±Ű,/OmNOw]&ũŖ+E/įÃ:Wyey
OmNOw]

%23|ŮƅRtyh9Ý´ƐGú#/ÍſàŅáſàŝſ¥µSphalerite (ZnS)ſŁymŅáſà²ťÄ¦ĆűŁħâ9 3D źŒ·ę11�1

Ƒģ4ĚâŁę&Ƒ!
ňĪĚğ¢&ğĸ4źŒ·ę&}-DįÃĪĚ:ÏFE3!
D& {è 9lRlĪĚğ¢9 Ĕæ
GŃ,3!DźŒ·ę&!Ÿ:âŁ5ĪĚ9°í&
Í'%1/ĪĚ9ŵŲćåǛŜĞLÍ
"5(‰,!'5+‰,!$5(‰Ė"ŻǛƈ#:!ƄĄY!
!

Morishita (1999)ym神岡鉱山佐古西地区東部着鉱部断面図	

☞	 同位体地化学探査法	 	 Morishita (1999)ym	şąšťȲƈÅȣĔşƈƊƑƙƘƙƋƈǄh0ĂƸƸƸƸƸƸƸƸƸşąǖúĽƈȦãŽȧ

²ŀćǗćıǛŜĞL0Àƈ

376ǛéÐàǫ©pƈÜśǖàǄµǎǨǄƹǘǛ^çǖǣî]ǛÆ|àƊŐĤƋǥǧǣƃǆƹšťĮ

ǜƑƘƐƳǖñǌǑƺƓƗ6ǚñǌǑOš²ŀćƍćıƍǬȇȜȝȞǬ
ĮƸƈȦÅȣĔşƌƈƑƙƙƓƋ²ŀćƍćıĮǛťêǊǗǛ
ŜĞLÍǫ0ÀǌƊYƋƌ²ŀćƍćıǛñàǫ©
pǌǑƊIYƋƺMorishita and Takeno (2010)

ym

２. 微小領域分析	
SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry)
二次イオン質量分析法

固体表面の微小領域分析装置

深さ方向分析
高感度分析
同位体分析（半導体ドープ元素）☞半導体研究所	 
（低濃度元素の分析）	 
（地球科学等）	 
ym	

産業技術総合研究所の SIMS (ims-1270)	

高感度・	高質量分解能：地球科学研究用	
ym	

南アフリカ共和国の34億年前の縞状鉄鉱層(BIF)に胚胎するカラハリゴールドリッジ金鉱床
Yuichi	  Morishita	  and	  Napoleon	  Q.	  Hammond	  Geological	  Survey	  of	  Japan,	  AIST	  プレトリアym	@ǬȑȞǳ)Q[ǛǳȝȎȞšťšǛ_RȲƒƎƔƦƏƯƈƊƭƭƪƋšǛrFíȲƘƐƉƵrFíǛNǄļƵƸƢƞƠƢwżb0ÀǖšǛl]ǫŀ¶ǎǨƒƎƔƦƏƯƚƸťćƑȈȢǛ ǚšǄ_ƈƒƎƔƈǸȝșOǠǩǨym

金価格の推移	⇒ 貴重な金を効率的に回収するために、	低品位鉱の処理やこれまで処理出来なかった鉱石	からの金の回収が急務	
ym	

Pyrrhotite (Fe7S8) 中の金の深さ方向分析	 
GDP636/72/B	  (Au1*14)	

高い深さ方向分解能	

金ナノ粒子	

3nm

Morishita and Hammond (2007)ym	

[3šǛñòŠƈƊƒƐƑƑƋƈñòŠƈƊƯƋÍíȦȥȧƓƕƕƑƓƎƑǲȤǾȈȝȞǬƒƗƐƑƐƎƐǬȚȞǳƒƓƗƘƎƘȡǼǬƒƐƐƗƎƔ@ǬȑȞǳƑƙƐƗƎƐȕȟȤƑƕƐƕƎƖǳȊȃƑƑƐƔƎƑǴȤȊƑƐƐƓƎƗǮȢȉȌǼǬƑƐƐƓƎƗǯǿȔǵǾȂȢƙƐƓƎƓȚǵǼǺƘƕƓƎƑȐȓǬȋȜȤǶȋǬƗƐƒƎƖȒȝǽȟƕƕƒƎƐȄȞƔƕƑƎƗǐǛƖƓƐƒƓƎƓ÷KłƒƗƐƐƑƐƐƎƐ[Ĳ2ƸƗƎƕƈƊƯƋ(USGS Mineral Commodity Summaries, 2012)

§¦ǛÜś<§¦ǛÜś<ƒƐ6ǃǦÞxƒƐƐƗǚƂŴĳym

[3šǛaĴŠƈaĴŠƈƊƯƋÍíȦȥȧǲȤǾȈȝȞǬƗƔƐƐƑƔƎƕ@ǬȑȞǳƖƐƐƐƑƑƎƘȡǼǬƕƐƐƐƙƎƘȄȞƓƔƐƐƖƎƗǬȚȞǳƓƐƐƐƕƎƙǮȢȉȌǼǬƓƐƐƐƕƎƙȕȟȤƒƐƐƐƓƎƙ[ƑƙƐƐƓƎƗǯǿȔǵǾȂȢƑƗƐƐƓƎƓȒȝǽȟƑƔƐƐƒƎƗǴȤȊƑƔƐƐƒƎƗȚǵǼǺƑƔƐƐƒƎƗȐȓǬȋȜȤǶȋǬƑƒƐƐƒƎƔǳȊȃƙƒƐƑƎƘǐǛƑƐƐƐƐƑƙƎƖ÷KłƕƑƐƐƐƑƐƐƎƐ

(USGS Mineral Commodity Summaries, 2012)

ym

÷Ǜ

ļǙƈûš³ť^bȍȞȟǾǷƍȂȟȊȑȝǷƸȇƸǮȠLac des Iles2010ñò,Ů
(Pd-rich)ȗȝȁȢť}
E0.0+,4M2
ǾȕȞǲȟĬǾȆǭȟǯǲȤȂȤȩĲT ­Ç p

Norilsk-Talnakh

Ni-Cu ťǛȏǮȓȡƈ
Pd > PtǾȆǭȟǯǲȤȂȤ
Stillwater(Pd-rich)ǸȠȤȈȃǮǷGreat DykeǻȉȔȞȤ
Sudbury
Ni-Cu ťǛȏǮȓȡƑƘƎƕ$6ǛŶćķĒ
ǚŰŗƈ (Pd-rich)(Pt-rich)ȒȅǼȜȑǰȟȈBushveld Complex(Pt-rich)

ûš³%ĞǜȟȆȋǯșƹȡǽǯșƹȐȝǽǯșƹ
ǲǾȘǯșƹǮȞǽǯșǂǥǞȓȝȄȊǛȯ%ĞǃǦ
ǙǨûš³ťǜ^býǚǃǙǧ#]ǌǕƿǨƈym

国別白金族埋蔵量 (t) 	
白金族埋蔵量		埋蔵量（t）	

比率（％）	

南アフリカ	

63,000 	

95.3 	

ロシア	1,100 	

1.7 	

アメリカ	

900 	

1.4 	

カナダ	

310 	0.5 	その他	800 	1.2 	

世界合計	

66,110 	

100.0 	

プラチナなどの白金族は世界的に偏在している		
南アフリカ共和国と研究協力を進める 	
(USGS Mineral Commodity Summaries, 2012)	
ym	

南アフリカ共和国の白金族鉱山	 	 Bushveld	  Complex	  ブッシュフェルト複合岩体	

世界の白金族埋蔵量の95%を占める南アフリカの白金族のほとんど全てが埋蔵される。	 	 

TRP	

(Viljoen and Schurmann, 1998; Johnson Matthey, 2008)	

ym	

Khuseleka第１鉱山立坑	巻き上げ機とケージ（通洞レベルまで） 	

ym	

Khuseleka第1鉱山の採掘切羽 	

森下, Hammond (2013) 資源地質 	

ym	

鉱山開発の将来 	

海底鉱物資源	

レアアース泥？	

注：いずれもまだ開発されていない	ym	

我が国の延長大陸棚認められた範囲

2008年	EEZを越える大陸棚の延伸を国連の大陸棚限界委員会に申請		
2012年	
部分的な回答	約31万平方キロメート
ルの大陸棚延長が認められた	

EEZ = Exclusive EconomicZone （排他的経済水域）	
領海から200海里（約370km） 	

審査が先送りされた範囲

内閣官房総合海洋政策本部事務局 (2012.5.25)	
ym	

地質学が発展して来た原動力の一つは鉱物資源探査だが、貿易活動の活発化に伴い鉱物資源も商品の一つとなり、「1円でも安い金属を輸入すれば良い」という経済至上主義が主流となった。	
しかし、レアアース危機などの供給障害が起こり、これに対する反省により、国として鉱物資源安全保障を重要視するようになった。	
そのためには資源国への投資や外交だけでなく、資源国と研究協力することも重要であり、国内外で鉱物資源の研究を行っている。	
鉱物資源の研究は、鉱床の成因（資源生成メカニズム）を解明することであり、それは鉱床探査にも役立つ。	
研究手法として「同位体比測定」と「SIMSによる微小領域分析」を基盤とした研究を紹介した。	
ym