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資料３

海底熱水鉱床の賦存状況及び

鉱物特性について

鉱物特性について

＜目 次＞

＜目 次＞

１．海底熱水鉱床賦存状況調査について

２ 鉱物特性に いて

平成２１年９月３日

２．鉱物特性について

柴崎 洋志 金属資源技術部 深海底技術課属資源技術部 深海底技術課 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構

日本近海の海底熱水鉱床

・日本周辺には凡そ１５∼２０個程度の海底熱水鉱床が存在するといわれている ・現在活動している海底熱水鉱床は、伊豆小笠原海域と沖縄海域に集中

日本の海底熱水鉱床のポテンシャル

・海底熱水鉱床は、他の海洋鉱物資源に比べて水深が浅い箇所に分布 ・中でも我が国EEZの海底熱水鉱床は、他国よりさらに水深が浅い箇所に分布 海底熱水鉱床 我が国の EEZ内 (500∼3000m） 海底熱水鉱床の賦存水深 海洋鉱物資源の賦存水深 2

ＪＯＧＭＥＣが日本近海で発見した海底熱水鉱床

①昭和60年度からメキシコ沖で調査を開始。 ②平成5年度から日本の経済水域内で調査開始 ③平成15年度に大陸棚調査加速化のため調査中断 伊豆・小笠原海域 ③平成15年度に大陸棚調査加速化のため調査中断 ④平成20年度より調査再開 明神海丘 ベヨネース海丘 ⇒白嶺鉱床発見 沖縄トラフ海域 明神海丘 ⇒白嶺鉱床発見 ｽﾐｽｶﾙﾃﾞﾗ 南奄西海丘 南ｽﾐｽｶﾙﾃﾞﾗ 伊平屋小海嶺 奄美大島 伊平屋小海嶺 水曜海山 水曜凹地 伊是名海穴 ⇒Ｈａｋｕｒｅｉサイトの発見 沖縄本島 3

海底熱水鉱床の規模（既存文献より）

伊是名海穴 ベヨネース海丘 ベヨネース海丘 Jade鉱床 Hakurei Site Hakurei Site 500ｍ ₅₀₀ 2ｋｍ 500ｍ _500ｍ （２００６ ，棚橋） 地表面に露出している部分の熱水鉱床に関与する鉱化・変質の範囲は押さえられている 4 JAMSTEC文献

資源量把握までの流れ

資源量評価：経済的、技術的に採掘可能な鉱量を計算して、その量を見積もること 資源量＝鉱石の体積×比重×品位 資源量 鉱石の体積×比重×品位 陸上鉱床の場合 ①地質調査 海底熱水鉱床の場合 ①地質調査 ・ゴッサン ・変質帯 ①海底観察＋AUV ・平面的な拡がりを把握 ②物理探査 ②物理探査（IP、TEM等） ・下部方向への鉱体の連続性 ②物理探査 ・技術開発段階 ③ボ グ ③ボーリング 鉱 体積 比重 金属含有量 ③ボーリング ・鉱石の体積・比重／金属含有量 ・鉱石の体積・比重／金属含有量 概略資源量把握 概略資源量把握 5

評価詳細／鉱量評価

資源量把握に向けたBMS調査計画の立案

（陸上鉱床の例）

（陸上鉱床の例）

（企業探鉱レベル） 黒鉱型鉱床：２５ｍ∼５０ｍ間隔 ボ リ グと 次元ブ ク デ の関係 斑岩銅型鉱床：５０∼１００ｍ間隔 6 ボーリングと３次元ブロックモデルの関係

資源量把握に向けたBMS調査計画の立案

（海底熱水の例）

○資源量：鉱体の広がり×厚さ ○現状：表面的広がりは確認できたが、厚さの情報が欠如

（海底熱水

例）

○現状：表面的広がりは確認できたが、厚さの情報が欠如

鉱床

_チムニ

鉱床

鉱床

チムニー

？

未固結堆積物

？

？

？

？

？

？

7 チムニー・マウンド写真

陸上鉱床との比較

C (%) Z (%) Pb(%) A ( /t) A ( /t) 水平的な広がり( ) 垂直的な広がり

地域名・国名・鉱山名 鉱 床 名 品    位 鉱床の規模

■ 陸上の鉱山開発鉱床例

Cu(%) Zn(%) Pb(%) Au(g/t) Ag(g/t) 水平的な広がり(m) 垂直的な広がり 秋田 松峰 2 .3 9 3 .6 1 .0 0 .5 5 7 6 0 0 x 4 0 0 1 0 0 m 秋田 深沢角掛沢 1 .1 3 1 5 .4 3 .3 0 .6 9 3 5 0 0 x 3 0 0 5 m 秋田 小坂内岱東 2 .0 4 .4 1 .5 0 .8 1 6 0 4 0 0 x 3 0 0 4 0 m 1 .2 1 3 km x 3 - 4 km 6 0 0 m 0 .4 3 2 km x 1 .5 km 4 0 0 m チリ  ・ カセローネ （2011年生産開始） チリ  ・ エスコンディーダ ※秋田県の鉱床は塊状硫化物鉱床（黒鉱型鉱床）、チリの鉱床はポーフィリー型銅鉱床（大規模低品位） サンプル品位 鉱化・変質の可能性範囲 鉱 床 名 海 域 名 ■ 日本近海の海底熱水鉱床

Cu(%) Zn(%) Pb(%) Au(g/t) Ag(g/t) 水平的な広がり(m) 垂直的な広がり 伊豆・ベヨネーズ海丘 白嶺鉱床 1 .2 5 4 3 .3 3 .9 3 0 .6 1 1 1 8 5 5 0 x 4 4 0 不明（20m仮定） 伊豆・明神海丘 サンライズ 6 .5 2 .4 0 .0 7 1 .1 3 9 .7 5 0 0 x 4 0 0 不明（20m仮定） 沖縄・伊是名海穴 Hakurei Site 4 7 2 6 4 1 5 3 4 0 1 5 0 5 0 0 x 1 0 0 0 不明 鉱 床 名 海 域 名 沖縄・伊是名海穴 Hakurei Site 4 .7 2 6 .4 1 5 .3 4 .0 1 5 0 5 0 0 x 1 ,0 0 0 不明 南部マリアナトラフ Pike Site 1 .0 4 0 .8 8 0 .0 8 0 .1 3 5 9 .2 1 5 0 x 5 0 0 BMS > 5.6m 小笠原 水曜海山 6 .5 4 .6 0 .2 3 7 .3 1 7 3 .3 2 5 0 x 3 0 0 BMS 0 - 1m ※海底熱水鉱床の品位は金属の濃集した部分（サンプル）から得た値であり 平均品位と ※海底熱水鉱床の品位は金属の濃集した部分（サンプル）から得た値であり、平均品位と は異なる。 8

海底熱水鉱床に係る開発計画

第１期（∼平成２４年度） 第２期（∼平成３０年度） 前半３年 後半２年 前半２年 後半４年 ○資源量評価 既知鉱床の概略資源量の把握 詳細資源量の把握 新鉱床の発見と概 略資源量の把握 詳細資源量の把握 ○環境影響評価 第２ 期最 終 商業化 検 討 ・海洋環境基礎調査（環境特性把握） 環境影響予測モデル設計 開発 試験候補海域に即した 海洋環境基礎調査 ・予測モデル完成 ・事後モニタリング 予測モデル検証 第１ 期 中 第１ ○資源開発技術 終 評価 ︵経 済 性 ︵ 平 成 ３ ０ 年 度 ・環境影響予測モデル設計・開発 ・遺伝子学的研究による環境保全策検討 ・海洋環境基礎調査 ・予測モデル開発 ・環境保全策検討 ・環境影響実証試験 ・予測モデル検証 ・保全策の有効性確認 中 間評価︵ 試験 期最終評価 ︵プ 第２ 期 中 間 ○資源開発技術 性_評価 ︵ Ｆ ／ Ｓ 度 ︶ 候補海 域 選 定 プ レ Ｆ ／ Ｓ ︶ 評価 実験機製作・海 洋実証試験 商業機詳細設計 実験機の概念設 計・詳細設計 採鉱、揚鉱、採鉱母船（操船・洋上処理） システムの基礎的検討 ○製錬技術 Ｓ ︶ ︶ 定 ︶ ・既存プロセスの基礎的検討（ビーカー∼ ベンチスケール試験） ・新製錬技術の検討 ・パイロットプラント設計 ・スケールアップ試験 （数kgオーダー） パイロットプラント 建設・試験 実証プラント建設・試験 （数トン∼数10トン／日） 平成２１年１月３０日ＭＥＴＩ総合資源エネルギー調査会第７回鉱業分科会資料より抜粋 9

資源量評価の流れ

○平成２０年度から３年間の予定で既知鉱床での概略資源量の把握 ○このために平成２０年度にエアガン調査、_{AUV調査、FDC調査を実施し、} ○ のために平成２０年度に アガン調査、_{AUV調査、FDC調査を実施し、} 資源量把握のための基盤データを整備した。基盤データに基づきボーリン グ（BMS）調査を開始した。 平成２０年度 平成２１年度 平成２２年度 エアガン調査 エアガン調査 AUV調査 FDC調査 BMS調査 資源量評価 AUV 自律航行型潜水艇による調査 AUV：自律航行型潜水艇による調査 FDC：海底観察調査 BMS：ボーリング調査 10

海底熱水鉱床資源量評価・実施体制

METI

委託契約 深海資源開発㈱ JOGMEC 深海資源開発㈱ 洋上調査の実施 ①洋上調査の計画立案 ②洋上調査の監督業務 調査監督 ②洋上調査の監督業務 ③共同研究の実施 産業技術総合研究所 高度地質解析 ③共同研究の実施 高度地質解析 共同研究 東京大学 AUV調査の実施・解析作業 共同研究 AUV調査の実施・解析作業 11

エアガン調査（9/2-10/3）

①調査目的：海底表層下の堆積構造調査及び既知鉱床の鉱体構造把握 ②調査海域： ○沖縄海域：伊是名海穴 ○伊豆 小笠原海域 べヨネ ス海丘 ○伊豆・小笠原海域： べヨネース海丘 音源：クラスターガン（BOLT) Mini GIガン（Sercel社） 受信 G t i 社 12 受信：Geometriｘ社 16ch,チャンネル間隔12.5m 12

エアガン調査結果例

カルデラ形成期の火山_{性堆積物と形成期堆積} 物との境界と推定 物との境界と推定 基盤 基盤 断層 断層 基盤 断層 断層 13

ＡＵＶ調査（10/16-11/5）

①調査目的：既知鉱床周辺の微地形 を把握する ②調査海域： ○沖縄海域伊是名海穴 ○沖縄海域伊是名海穴、 ○伊豆・小笠原海域：べヨネース海 丘、スミスカルデラ ③結果： 伊是名海穴 べヨネ ス海丘で精密 伊是名海穴、べヨネース海丘で精密 地形図（精度１ｍ）を作成した。 ④評価：伊是名海穴、べヨネース海丘 で微地形、マウンド地形を捕捉でき、 BMSの着底地点を見出し、今後の 深海に向かうAUV（r2D4) BMSの着底地点を見出し、今後の BMS調査計画に資するデータを蓄 積した。 14

r2D4（東京大学生産研所有）

r2D4（東京大学生産研所有）

長さ: ４ｍ 空中重量 : 1.5ton 長さ: ４ｍ 空中重量 : 1.5ton 空中重量 : 1.5ton 最大水深 ：4,000m 航行速度：３knots 空中重量 : 1.5ton 最大水深 ：4,000m 航行速度：３knots _センサー

インタフェロメトリーソナー

インタフェロメトリーソナー

サイドスキャンソナー

サイドスキャンソナー

伊是名海穴（サイドスキャンソナー）

Jade鉱床 JADE鉱床 Hakurei Site Hakurei Site

SSS図

16 2km

FDC（深海底カメラ）調査（11/9-11/24）

①調査目的：AUVで確認した微地形の実態把握及び海底熱水鉱床活動範囲 の把握 ②調査海域： 伊是名海穴（Hakurei site) 伊是名海穴（Hakurei site) ③結果： ③ 果 AUVで得られたSSSと調和的にチムニー,マウンドが観察された。 ④評価 伊是名海穴に存在する地形的な高まりがチム ウンドであること ④評価：伊是名海穴に存在する地形的な高まりがチムニー,マウンドであること を確認し、BMS地点の選定を行うことが出来た。 17

BMS調査（１１/２８-１/２９：２航海）

①調査目的：既知鉱床（伊是名海穴、ベヨ ネース海丘）で鉱体の深部方向への連続 ネ ス海丘）で鉱体の深部方向 の連続 性、品位の把握（３年間で１００孔以上予 定） ②調査海域：伊是名海穴 ③結果：伊是名海穴でインターフェロメトリー 図をもとにグリッドボーリングを実施。平成 図をもとにグリッドボ リングを実施。平成 ２０年度は、２６孔（総掘進長２５１ｍ）を完 了。ベヨネース海丘は海況不良のため未 着手 着手。 全景写真 18 BMS全景写真

鉱化帯の品位（伊是名海穴）

＜平成２０年度に取得した２６孔のうち塊状硫化物の分析結果＞ ・金：0 01-20 7ppm(1 69ppm)金：0.01 20.7ppm(1.69ppm) ・銀0.17-2900ppm(111.5ppm) ・銅0.1-5.1%(0.2%) ・鉛0.1-20%(0.92%) ・亜鉛0.1-30%(3.84%) ＊最小‐最大（平均） ＊最小 最大（平均） 19 回収コア例

鉱化帯品位（伊是名海穴

Hakurei-site）

サ プ 品位

これまでに報告されている分析値と今回の結果の違い

海 域 名 サンプル品位

Cu(%) Zn(%) Pb(%) Au(g/t) Ag(g/t) 伊是名海穴（過去に論文等で公 表されているサンプル品位） 4.7 26.4 15.3 4.0 150 伊是名海穴 （平成２０年度に実 施した２６孔のボ 最大値 _{5.1 30 20 20.7 2900} 最小値 _{0 1 0 1 0 1 0 01 0 17} 施した２６孔のボー リング結果（塊状硫 化物試料）） 最小値 _{0.1 0.1 0.1 0.01 0.17} 平均値 _{0 2 3 84 0 92 1 69 111 5} 平均値 _{0.2 3.84 0.92 1.69 111.5} 20

既存プロセスと新技術の検討イメージ

湿式製錬技術（バイオ・ケミカル）の適用性検討 精鉱への 鉱石への 原石への 中間生成物

採鉱

破砕

選鉱

製錬

精鉱への 浸出 鉱石への 直接浸出 原石への 直接浸出 中間生成物 への浸出 熱水鉱石 再粉砕 Cu精鉱

廃石

再粉砕 ・分離 Pb精鉱 Zn精鉱 製錬所 ＊洋上選鉱も選択肢 適正処理 製錬所 洋上選鉱も選択肢 適正処理 21

製錬技術分野の事業概要

①既存プロセス（浮遊選鉱ｰ乾式製錬法） 平成２０年度調査計画 海底熱水鉱床の鉱物特性 (産業技術総合研究所) ①既存プロセス（浮遊選鉱 乾式製錬法） 最適浮遊選鉱プロセスの 構築（ビーカースケール） 海底熱水鉱床鉱石への浮遊選鉱適 応性検討(北海道大学) 構築（ビ カ スケ ル） 応性検討(北海道大学) 海底熱水鉱床の乾式製錬に向けた 最適製錬プロセスの構築 海底熱水鉱床の乾式製錬に向けた 熱力学的シミュレーション(東北大学) ②湿式製錬の検討 ケミカルリーチング手法 の抽出 海底熱水鉱床鉱石へのケミカルリー チングの適応性検討 (産業技術総合研究所) の抽出 適正なバクテリアの抽出 _{硫黄酸化細菌を利用した海底熱水鉱} (産業技術総合研究所) ／バイオリーチング手法 の抽出 硫黄酸化細菌を利用した海底熱水鉱 床鉱石のバイオリーチングに関する 研究(東北大学) 22

鉱物特性について

顕微鏡観察結果 主要元素の組成 粉砕特性 30 35 40 硬質部 脆質部 成 ，％ 30 35 40 硬質部 脆質部 成 ，％ 小笠 原 沖縄 チム チム マウン ド 10 15 20 25 金属元 素組 成 10 15 20 25 金属元 素組 成 ニー ニー ド HGI 87.3 132.2 138.1

HGI:Hard Glove Index=

0 5 Si Zn S Fe Pb Cu Al Na W Ba 0 5 Si Zn S Fe Pb Cu Al Na W Ba 500µm 500µm 500µm HGIから判断して

HGI:Hard Glove Index= 通常は５０前後で４０以下は硬 い、６０以上は脆いと判断 結晶粒度が小さ HGIから判断して、 いずれの試料も脆 い 鉱石鉱物：黄銅鉱、閃亜鉛 鉱、方鉛鉱、黄鉄鉱 脈石鉱物：_{Si鉱物 重晶石} 結晶粒度が小さ い。黄鉄鉱，黄銅 鉱 閃亜鉛鉱な い。 試料の粉砕性は良 好であり選鉱には 脈石鉱物：_{Si鉱物、重晶石} →黒鉱に近い組成 鉱，閃亜鉛鉱な どが複雑に共生 →浮選の適用粒 選 有利 _{＊不純物の挙動に注視} 度の検討が必要 23

平成２１年度調査計画

（１）資源量評価分野 ・既に６月からボーリング調査を開始。今年度の目標本数は、５０本。 鉱床生成モデルの構築 海底熱水鉱床の形状は不確定要素が多い 学術的な知見も取 ・鉱床生成モデルの構築：海底熱水鉱床の形状は不確定要素が多い。学術的な知見も取 り入れて、鉱床生成モデルや地質モデルを構築し、資源量評価に資するデータを得る。 （２）製錬技術分野 （２）製錬技術分野 ①選鉱分野 ・ビーカースケール、ベンチスケールでの微粒子分離特性及び浮遊選鉱の検討 ・不純物金属を選鉱により優先除去できるプロセス検討 ・脱塩処理の検討 ・尾鉱処理の検討 ②製錬分野 ・選鉱試験を受けての熱力学計算 貴金属及びレアメタルの有効回収技術 スラグ及びダ ・選鉱試験を受けての熱力学計算、貴金属及びレアメタルの有効回収技術、スラグ及びダ スト処理法の検討、ビーカースケール試験の実施 ③ケミカルリ チング バイオリ チング ③ケミカルリーチング・バイオリーチング ・多くの種類の鉱石を用い、常圧、加圧、前処理等、多様な条件のもとでの試験を実施 ・ケミカル及びバイオリーチングの既存プロセスへの適用性検討 ₂₄