宇宙線生成核種の年間生成率決定：地球磁場モデルの検証と新たな年代換算法の構築

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K14003
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 中村 淳路 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, 主任研究員 (60817419)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 宇宙線生成核種 / 10Be，26Al / 生成率 / 年代測定 / 表面照射年代 / 地球磁場 / 岩石なだれ

Outline of Annual Research Achievements

古気候学や地形学を中心とする研究分野において，宇宙線生成核種（10Be，26Al）を用いた年代測定法が幅広く利用されるようになった．この年代測定法は，地球磁場変動に伴う核種の生成率変化の取り扱いについて，発展の余地がある．そこで過去の地球磁場変動をどのように年代換算の際のモデルに組み込むかという点について，近年，盛んに議論が重ねられている．しかしこれまでの研究では，特に若い年代の範囲において，核種の生成率の実測データが不足しており，年代換算のモデルの妥当性の検証が不十分であった．
二年目である2022年度は，これまで複数提案されている地球磁場モデルについて，核種生成率の変化履歴の数値シミュレーションを行った．その結果，磁場モデルによって非双極子成分の寄与が異なり，年代の換算に影響を与えることが明らかになった．特に年代が若い完新世の試料では，地球磁場モデルの選択によって年代換算結果の差異が大きい．また過去数千年間，東アジア域は他地域よりも核種生成率が小さく，年代換算モデルの妥当性の検証に適した地域であることが示された．
分析の前処理方法については，引き続き目的元素の収率について検証した．これは目的元素の単離の程度が良いほど，加速器質量分析において高い電流値が得られ，分析精度が向上するためである．陽イオン交換を行う際の酸溶液を希硫酸とし，チタンの呈色反応を利用することで，目的外元素の分離が容易になった．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまで複数提案されている地球磁場モデルについて，核種生成率の変化履歴の数値シミュレーションを進めた．その結果，特に地球磁場の非双極子成分の寄与の差異について，年代換算の際に組み込む地球磁場モデルを制約するために必要な知見が得られた．また引き続き分析の前処理方法について，改良を進めた．

Strategy for Future Research Activity

これまで地球磁場モデルは複数提案されている．しかし各地の古地磁気データのコンパイルの際，堆積物試料，火山岩試料，考古学的試料の重視の程度の違いから，非双極子成分の寄与に地域差がある．これまで発表されている既存の生成率実測サイトのデータを含め，宇宙線生成核種の生成率の実測値から，年代換算に用いる地球磁場モデルを制約し，年代換算法を構築する．

Causes of Carryover

耐酸ホットプレートの納品が2023年度4月となったため次年度使用額が生じた．

Research Products

• [Journal Article] An initial attempt to date Pleistocene marine terraces in the south coast of Japan using in situ cosmogenic 10Be and 26Al (2023)
  • Author(s): Yusuke Yokoyama, Atsunori Nakamura, Gen Nagano, Hideki Maemoku, Yosuke Miyairi, Stephen Obrochta, Hiroyuki Matsuzaki
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms Volume: 535 Pages: 255～260
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2022.11.028
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 石から作った標準物質で地球を知る－50年を超える実績と信頼－ (2022)
  • Author(s): 太田 充恒, 久保田 蘭, 中村 淳路
  • Journal Title: 計測標準と計量管理 Volume: 72 Pages: 33～36
• [Presentation] New geochemical data set of 53 elements in stream sediments classified by the dominant lithology in a drainage basin -GSJ Medal Lecture- (2022)
  • Author(s): Atsuyuki Ohta, Noboru Imai, Takashi Okai, Mitsuo Manaka, Ran Kubota, Atsunori Nakamura, Yoshiko Tachibana
  • Organizer: Goldschmidt 2022
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] An 8000-year record of East Asian dust deposition in Lake Motosu (2022)
  • Author(s): 根本 夏林, 横山 祐典, Stephen Obrochta, 山本 真也, 宮入 陽介, 中村 淳路, Laura Lamair, Aurelia Hubert-Ferrari, Vanessa Heyvaert, Marc De Batist, 藤原 治, the QuakeRecNankai Team
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [Presentation] 本栖湖における過去 8000 年間のダスト輸送履歴および気候変動との関連 (2022)
  • Author(s): 根本 夏林, 横山 祐典, Stephen Obrochta, 山本 真也, 宮入 陽介, 中村 淳路, Laura Lamair, Aurelia Hubert-Ferrari, Vanessa Heyvaert, Marc De Batist, 藤原 治, the QuakeRecNankai Team
  • Organizer: 日本第四紀学会2022年大会