Reconstruction of geomagnetic field and its influence on history of the Earth and life using magnetic microscopy around the formation of inner core

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H04523
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 小田 啓邦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 上級主任研究員 (90356725)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 誠 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (00250978) ; 山本 裕二 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 教授 (00452699) ; 穴井 千里 高知大学, 海洋コア総合研究センター, 客員助教 (00845779) ; 横山 祐典 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (10359648) ; 河合 淳 金沢工業大学, 先端電子技術応用研究所, 教授 (10468978) ; 七山 太 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 上級主任研究員 (20357685) ; 長谷部 徳子 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (60272944) ; 奈良 正和 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (90314947) ; 長谷川 精 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 講師 (80551605)
• Project Period (FY): 2021-04-05 – 2025-03-31
• Keywords: 磁気顕微鏡 / モンゴル / 火成岩 / 堆積岩 / 残留磁化 / 絶対古地磁気強度 / 春採湖 / 房総半島

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者が所属する産業技術総合研究所の走査型SQUID磁気顕微鏡について、SQUIDチップへの配線方法をアルミワイヤーボンディングに変更するなど改良し、SQUIDセンサと試料の間の最短距離を従来の200μmから183μmに短縮することに成功し、高分解能化・高感度化に向けて一歩前進した。また、東京工業大学にて試作が進んでいた、パルスチューブ型極低温冷凍機で冷却できる走査型SQUID磁気顕微鏡を、研究分担者が所属する高知大学海洋コア総合研究センターに移設し、試験測定データを取得することが出来た。北海道春採湖で過去数百年の年縞堆積物および津波堆積物を採取することに成功し、14C年代・堆積層・珪藻化石・岩石磁気の分析を進めている。モンゴルのゴビ・アルタイセクションにおいて、火成岩試料（花崗岩、流紋岩、玄武岩）を９地点、堆積岩試料（石灰岩、リズマイト、ストロマトライト）を７地点で採取することに成功し、試料の古地磁気分析と火成岩の年代測定を進めている。西之島で2014-2015年溶岩から作製した薄片試料の自然残留磁化を交流消磁しながら走査型SQUID磁気顕微鏡で分析を行った。さらに、非履歴性残留磁化の交流消磁、熱残留磁化の交流消磁もあわせて行い、ショー法による絶対古磁場強度推定に向けて解析を進めている。地磁気逆転境界の前後から採取した房総半島堆積物試料について、300°Cまでの段階加熱による元素分布と走査型SQUID磁気顕微鏡の磁気イメージから加熱による磁性鉱物の変質および自然残留磁化のunblockingの情報を解析中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウィルス感染拡大により、2021年度に予定していたモンゴルでの試料採取が2022年度になったためモンゴル試料を用いた分析が若干遅れている。また、新型コロナウィルス感染拡大とその他の要因により液体ヘリウムの供給が不安定であり、液体ヘリウムを必要とする走査型SQUID顕微鏡を用いた分析が若干遅れている。

Strategy for Future Research Activity

液体ヘリウム供給不安定による磁気顕微鏡分析遅延を改善するために、東京工業大学から研究分担者が所属する高知大学海洋コア総合研究センターに移設され、試験稼働に成功したパルスチューブ型極低温冷凍機で冷却する走査型SQUID磁気顕微鏡を積極的に活用し、研究推進を行う。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ロチェスター大学/フロリダ大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: ロチェスター大学/フロリダ大学
• [Int'l Joint Research] サウサンプトン大学/ケンブリッジ大学/インペリアルカレッジロンドン(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: サウサンプトン大学/ケンブリッジ大学/インペリアルカレッジロンドン
• [Int'l Joint Research] オーストラリア国立大学(オーストラリア)
  • Country Name: AUSTRALIA
  • Counterpart Institution: オーストラリア国立大学
• [Int'l Joint Research] ノルウェー科学技術大学(ノルウェー)
  • Country Name: NORWAY
  • Counterpart Institution: ノルウェー科学技術大学
• [Journal Article] Rotation of a Ferromanganese Nodule in the Penrhyn Basin, South Pacific, Tracked by the Earth's Magnetic Field (2023)
  • Author(s): Oda, H., Katanoda, W., Usui, A., Murayama, M., Yamamoto
  • Journal Title: Geochemistry, Geophysics, Geosystems Volume: 24 Pages: e2022GC010789
  • DOI: 10.1029/2022GC010789
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Middle Miocene forearc alkaline magmatism in Amami-Oshima Island, central Ryukyu Arc: implications for paleoreconstruction of Shikoku Basin (2023)
  • Author(s): Motohashi, G., Ishizuka, O., Oda, H., Sano, T., Sekimoto, S. and Ujiie, K.
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 75 Pages: 9
  • DOI: 10.1186/s40623-022-01760-w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Radiocarbon ages and tsunami deposits in laminated mud layers from the Lake Harutori, Pacific coast of Hokkaido, Northeast Japan (2023)
  • Author(s): Nakanishi, T., Nanayama, F., Kondo, Y., Yamada, K., Sakai, K., Yamaguchi, T., Shigeno, K., Katsuki, K., Oda, H., Furukawa, R., Hong, W.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms Volume: 538 Pages: 173-178
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2023.02.015
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Occurrence and formational mechanisms of spherical Fe-oxide concretions on Earth and Mars (2023)
  • Author(s): Hasegawa Hitoshi、Yoshida Hidekazu、Sirono Sin-iti
  • Journal Title: The Journal of the Geological Society of Japan Volume: 129 Pages: 199～221
  • DOI: 10.5575/geosoc.2022.0052
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Unlocking information about fine magnetic particle assemblages from first-order reversal curve diagrams: Recent advances (2022)
  • Author(s): Roberts, A.P., D. Heslop, X. Zhao, H. Oda, R. Egli, R.J. Harrison, P. Hu, A.R. Muxworthy and T. Sato
  • Journal Title: Earth-Science Reviews Volume: 227 Pages: 103950
  • DOI: 10.1016/j.earscirev.2022.103950
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Matuyama-Brunhes geomagnetic reversal record and associated key tephra layers in Boso Peninsula: Extraction of primary magnetization of geomagnetic fields carried by mixed magnetic minerals grown through depositional, diagenesis, and weathering processes (2022)
  • Author(s): Oda, H., H. Nakazato, F. Nanayama, and Y. Harigane
  • Journal Title: Earth Planets and Space Volume: 74 Pages: 80
  • DOI: 10.1186/s40623-022-01626-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 浅海底に噴出した後期白亜紀の溶岩である根室車石とその沖合のユルリ島の海成段丘 (2022)
  • Author(s): 七山太
  • Journal Title: GSJ 地質ニュース Volume: 11 Pages: 表紙
  • Open Access
• [Journal Article] チバニアンGSSPの特徴と、その学術上の意義 (2022)
  • Author(s): 岡田誠
  • Journal Title: 学術の動向 Volume: 27 Pages: 73-77
• [Journal Article] A record of the lower Mammoth geomagnetic polarity reversal from a marine succession in the Boso Peninsula, central Japan (2022)
  • Author(s): Haneda Y, Okada M
  • Journal Title: Geophysical Journal International Volume: 228 Pages: 461-476
  • DOI: 10.1093/gji/ggab352
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Decadal-centennial-scale solar-linked climate variations and millennial-scale internal oscillations during the Early Cretaceous (2022)
  • Author(s): Hasegawa H.、Katsuta N.、Muraki Y.、Heimhofer U.、Ichinnorov N.、Asahi H.、Ando H.、Yamamoto K.、Murayama M.、Ohta T.、Yamamoto M.、Ikeda M.、Ishikawa K.、Kuma R.、Hasegawa T.、Hasebe N.、Nishimoto S.、Yamaguchi K.、Abe F.、Tada R.、Nakagawa T.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Pages: 21894
  • DOI: 10.1038/s41598-022-25815-w
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Efficient radiocarbon measurements on marine and terrestrial samples with single stage Accelerator Mass Spectrometry at the Atmosphere and Ocean Research Institute, University of Tokyo (2022)
  • Author(s): Yokoyama Y.、Miyairi Y.、Aze T.、Sawada C.、Ando Y.、Izawa S.、Ueno Y.、Hirabayashi S.、Fukuyo N.、Ota K.、Shimizu Y.、Zeng Y.、Lan H.、Tsuneoka R.、Ando K.、Nemoto K.、Obrochta S.、Behrens B.、Tam E.、Leggett K.、Rzeszewicz J.、Huang Z.、Kondo R.、Nagata T.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms Volume: 532 Pages: 62～67
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2022.10.006
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Towards solving the missing ice problem and the importance of rigorous model data comparisons (2022)
  • Author(s): Yokoyama Yusuke、Lambeck Kurt、De Deckker Patrick、Esat Tezer M.、Webster Jody M.、Nakada Masao
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 13 Pages: 6261
  • DOI: 10.1038/s41467-022-33952-z
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Plutonium isotopes in the North Western Pacific sediments coupled with radiocarbon in corals recording precise timing of the Anthropocene (2022)
  • Author(s): Yokoyama Yusuke、Tims Stephen、Froehlich Michaela、Hirabayashi Shoko、Aze Takahiro、Fifield L. Keith、Koll Dominik、Miyairi Yosuke、Pavetich Stefan、Kuwae Michinobu
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Pages: 10068
  • DOI: 10.1038/s41598-022-14179-w
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Coastal progradation associated with sea-level oscillations in the later phase of the Last Interglacial period, central Japan (2022)
  • Author(s): Okazaki Hiroko、Nara Masakazu、Nakazato Hiroomi、Furusawa Akira、Ito Kazumi、Tamura Toru
  • Journal Title: Quaternary Science Reviews Volume: 285 Pages: 107507～107507
  • DOI: 10.1016/j.quascirev.2022.107507
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Very thickly bedded event deposit in the lower to middle Miocene Shirahama Formation, southwest Japan (2022)
  • Author(s): Imai Satoru、Nara Masakazu
  • Journal Title: The Journal of the Geological Society of Japan Volume: 128 Pages: 129～130
  • DOI: 10.5575/geosoc.2022.0011
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Absence of a long-lived lunar paleomagnetosphere (2021)
  • Author(s): John A. Tarduno, Rory D. Cottrell, Kristin Lawrence, Richard K. Bono, Wentao Huang, Catherine L. Johnson, Eric G. Blackman, Aleksey V. Smirnov, Miki Nakajima, Clive R. Neal, Tinghong Zhou, Mauricio Ibanez-Mejia, Hirokuni Oda and Ben Crummins
  • Journal Title: Science Advances Volume: 7 Pages: eabi7647
  • DOI: 10.1126/sciadv.abi7647
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Magnetic domain state and anisotropy in hematite (α-Fe2O3) from first-order reversal curve diagrams (2021)
  • Author(s): Andrew P. Roberts, Xiang Zhao, Pengxiang Hu, Alexandra Abrajevitch, Yen-Hua Chen, Richard J. Harrison, David Heslop, Zhaoxia Jiang, Jinhua Li, Qingsong Liu, Adrian R. Muxworthy, Hirokuni Oda, Hugh St. C. O'Neill, Brad J. Pillans, Tetsuro Sato
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Solid Earth Volume: 126 Pages: e2021JB023027
  • DOI: 10.1029/2021JB023027
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The emplacement of in situ greenstones in the northern Hidaka belt: The tectonic relationship between subduction of the Izanagi-Pacific ridge and Hidaka magmatic activity (2021)
  • Author(s): Futoshi Nanayama, Jun Tajika, Toru Yamasaki, Hiroshi Kurita, Hideki Iwano, Tohru Danhara, Takafumi Hirata
  • Journal Title: Island Arc Volume: 30 Pages: e12403
  • DOI: 10.1111/iar.12403
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Great earthquake at 7.3 ka inferred from tsunami deposits in the Sukumo Bay area, southwestern Japan (2021)
  • Author(s): Futoshi Nanayama, Tomohiro Tsuji, Tatsuhiko Yamaguchi, Yasuo Kondo, Michiharu Ikeda, Toshimichi Nakanishi, Michiko Miwa, Chuki Hongo, Akira Furusawa, Mitsuhiro Kuwahata
  • Journal Title: Island Arc Volume: 30 Pages: e12422
  • DOI: 10.1111/iar.12422
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 高空間分解能化に向けた走査型SQUID顕微鏡の改良 (2023)
  • Author(s): 河合 淳、小田 啓邦、福與 直人、谷元 瞭太、河端 美樹
  • Organizer: 第70回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] Rotation of a polymetallic nodule in the Penrhyn Basin, South PaciDc, tracked by the Earth’s magnetic Field (2022)
  • Author(s): 小田啓邦、片野田航、臼井 朗、山本 裕二、村山雅史
  • Organizer: 米国地球物理学連合2022秋季大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Paleomagnetism of pyroclastic deposits of Futatsudake eruptions from the younger Haruna Volcano, Japan during the 5-7th century (2022)
  • Author(s): 小田 啓邦、下司 信夫、Hu Pengxiang、佐藤 哲郎、江島圭祐、本橋銀太、谷元 瞭太、Roberts Philip Andrew、Heslop Christopher David、Zhao Xiang
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第152回総会・講演会
• [Presentation] 堆積物による高精度・高分解能地磁気エクスカーション記録の復元：Iceland Basinエクスカーションを例にとって (2022)
  • Author(s): 小田 啓邦、James E.T. Channell
  • Organizer: 第８回 地球環境史学会年会
• [Presentation] マンガンノジュールの低温酸化と２次磁化 (2022)
  • Author(s): 小田 啓邦、片野田航、臼井 朗、村山雅史、山本 裕二
  • Organizer: 2022年地磁気・古地磁気・岩石磁気夏の学校
• [Presentation] 南太平洋ペンリン海盆で採取されたマンガンノジュールの古地磁気・岩石磁気による回転運動と環境の復元 (2022)
  • Author(s): 小田 啓邦、片野田航、村山雅史、臼井 朗
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合 2022年大会
• [Presentation] 樹木年輪中の磁性物質の走査型SQUID磁気顕微鏡による高感度・高分解能検出 (2022)
  • Author(s): 小田啓邦
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [Presentation] 房総半島の海成鮮新ー更新統における古地磁気ー同位体複合層序の構築とその意義 (2022)
  • Author(s): 岡田誠
  • Organizer: 2021年日本第四紀学会学術賞受賞記念講演
  • Invited
• [Presentation] 南房総海成鮮新ー更新統の第四系基底部における定方位ボーリングコアの予察的古地磁気研究 (2022)
  • Author(s): 岡田誠・Songeons, Joan
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [Presentation] Integrating ichnology, palaeoecology, and sedimentology for reconstructing dynamic palaeoenvironments. (2022)
  • Author(s): Nara, M.
  • Organizer: The 6th International Palaeontological Congress
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 西之島2014-2015年溶岩による古地磁気強度絶対値測定 (2021)
  • Author(s): 山本 裕二, 小田 啓邦, 多田 訓子, 吉本 充宏, 前野 深, 武尾 実
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会第150回講演会
• [Book] 過去の地磁気の検出によりマンガンノジュールの回転を実証 (2023)
  • Author(s): 小田啓邦
  • Total Pages: 1
  • Publisher: 産業技術総合研究所HP
• [Book] チバニアン誕生 : 方位磁針のN極が南をさす時代へ (2021)
  • Author(s): 岡田誠
  • Total Pages: 207
  • Publisher: ポプラ社
  • ISBN: 978-4-591-17034-2
• [Patent(Industrial Property Rights)] ＳＱＵＩＤセンサロッド及びＳＱＵＩＤセンサ素子の取付方法 (2023)
  • Inventor(s): 河合淳、小田啓邦
  • Industrial Property Rights Holder: 学校法人金沢工業大学、産業技術総合研究所
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2023-028734