地殻に大量の水素源を発見(Researchers Discover Massive Geo-Hydrogen Source to West of Mussau Trench)

2025-09-08 中国科学院(CAS)

地球は天然の水素工場であり、水素は持続可能なクリーンエネルギーとして優れるが、これまで報告されている地質起源の水素はその多くが非常に小規模で、生成プロセスや地質環境における保存量は不明だった。中国科学院海洋研究所(IOCAS)らの研究によって、東キャロリン海台(Mussau Trenchの西方)に「昆崙(Kunlun)」と名付けられた巨大なパイプ群(直径450~1800 m)が発見された。この構造には水素を含む熱水活動の痕跡が認められている。化学的・構造的証拠から、深部地殻・マントルにおいて大量の水素が生成され、爆発によりこれほど巨大なパイプ構造が形成された可能性が高い。短期的な地震活動やガス漏洩も確認されており、大規模な水素資源が存在する可能性が示唆される。これらは海洋下のリソースとして、将来的には経済的に採掘可能であるかもしれない。

地殻に大量の水素源を発見(Researchers Discover Massive Geo-Hydrogen Source to West of Mussau Trench)
Mechanism diagram showing the explosion process to form the pipe swarm in hydrothermal system. (Image by Prof. XIAO Yuanyuan et al.)

<関連情報>

西太平洋カロラインプレート東部における水素豊富な熱水系に付随する角礫岩パイプの形成 Formation of breccia pipes associated with a hydrogen-rich hydrothermal system on the east Caroline plate in the West Pacific

Yuanyuan Xiao, Kun Wang, Yuan Wang, Shuai Yuan, […] , and Weidong Sun
Science Advances  Published:5 Sep 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adx2600

Abstract

A large hydrothermal field at depths >4300 meters was found on the east Caroline plate in the western Pacific Ocean. Here, we show that large hydrothermal pipes with steep walls and breccia-dominated bottoms suggest explosions of billion metric tons of TNT (trinitrotoluene) equivalent. More than 800 short-duration seismic events were detected within 28 days along a 150-kilometer profile, indicating widespread ongoing explosive gas release. We suggest that billions of tons of hydrogen gas were produced through serpentinization associated with fluid infiltration via fractures formed by bending of the oceanic plate. Hydrogen was retained in fractures sealed by mud and carbonate. However, hydrogen alone cannot produce the explosive capacity responsible for the formation of pipes. Oxygen released from circulating seawater can be concentrated at crustal depths and then mixed with mantle-derived hydrogen. Explosion of the gas mixture releases large amounts of heat that triggers further explosions of compressed hydrogen gas and results in the formation of hydrothermal pipes.

1702地球物理及び地球化学
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