核の熱史解明を目指したナノ磁鉄鉱の三次元配列精密測定に基づく古地球磁場強度復元

• 研究課題/領域番号: 17H04855
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 臼井 洋一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 研究員 (20609862)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
• キーワード: 岩石磁気 / 三次元構造 / X線CT / マイクロ磁気シミュレーション / 古地磁気層序 / 南鳥島 / 磁性細菌 / 古地磁気 / 地球電磁気 / 磁気記録 / 地球史 / 磁鉄鉱 / インクルージョン / 3次元構造 / 3次元構造観察

研究成果の概要

内核の形成年代の制約を念頭に、斜長石中の離溶磁鉄鉱を対象にして個々の磁鉄鉱粒子の三次元的な形状を測定し、斜長石単結晶の磁性との関連を半経験的に解明することを目的として研究を行った。レーザー共焦点顕微鏡およびSPring-8での高解像度CT分析という方法を用いて、伸長方向および体積の分布を得て解析を行った。各粒子が均一に磁化されるという単純な単磁区構造を仮定すると、磁化の獲得効率が過剰に見積もられることが分かった。コンピュータシミュレーションによると、多くの粒子は単磁区構造ではなく渦状の磁気を帯びていると推定された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

マグマの冷却固化に伴う磁気記録の獲得は最も基本的な古地磁気記録であり、過去の地球惑星磁場を知る基礎である。粒子形状の分布を実測することで、この磁気記録の獲得効率を磁気測定とは独立に推定する道筋をつけたことは学術的価値が大きい。非破壊三次元測定の磁気測定への応用は、深海や宇宙の貴重な試料への応用も考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] リーズ大学(英国)
• [国際共同研究] ベオグラード大学(セルビア)
• [国際共同研究] リーズ大学(英国)
• [国際共同研究] ソフィア自然史博物館(ブルガリア)
• [雑誌論文] Magnetostratigraphic evidence for post-depositional distortion of osmium isotopic records in pelagic clay and its implications for mineral flux estimates (2021)
  • 著者名/発表者名: Usui Yoichi、Yamazaki Toshitsugu
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 73 号: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1186/s40623-020-01338-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Unmixing biogenic and terrigenous magnetic mineral components in red clay of the Pacific Ocean using principal component analyses of first-order reversal curve diagrams and paleoenvironmental implications (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Toshitsugu、Fu Wei、Shimono Takaya、Usui Yoichi
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 72 号: 1 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1186/s40623-020-01248-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of paleomagnetic remanence carriers in ca. 3.47 Ga dacite from the Duffer Formation, the Pilbara Craton (2020)
  • 著者名/発表者名: Usui, Y., Saitoh, M., Tani, K., Nishizawa, M., Shibuya, T., Kato, C., Okumura, T. and Kashiwabara, T.
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 299 ページ: 106411-106411
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2019.106411
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Inverse Magnetic Susceptibility Fabrics in Pelagic Sediment: Implications for Magnetofossil Abundance and Alignment (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Usui, Toshitsugu Yamazaki, Toshitaka Oka, Yuho Kumagai
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 124 号: 11 ページ: 10672-10686
  • DOI: 10.1029/2019jb018128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rock magnetism of quartz and feldspars chemically separated from pelagic red clay: a new approach to provenance study (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Usui, Takaya Shimono, Toshitsugu Yamazaki
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 70 号: 1 ページ: 153-153
  • DOI: 10.1186/s40623-018-0918-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Changing Abundance of Magnetofossil Morphologies in Pelagic Red Clay Around Minamitorishima, Western North Pacific (2017)
  • 著者名/発表者名: Usui Yoichi、Yamazaki Toshitsugu、Saitoh Masafumi
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems 巻: 18 号: 12 ページ: 4558-4572
  • DOI: 10.1002/2017gc007127
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] X線CTによる遠洋性粘土中の堆積構造および生物源アパタイト分布の観察 (2019)
  • 著者名/発表者名: 臼井洋一、飯島耕一、町山 栄章、市山 祐司、田中 えりか、藤永 公一郎、安川 和孝
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] 帯磁率異方性による赤色泥中の生物源磁鉄鉱の定向配列推定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 臼井 洋一 、山崎 俊嗣 、岡 壽崇 、熊谷 祐穂
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第１４６回総会及び講演会
• [学会発表] Paleomagnetism of the Cherni Vrah massif, Balkan-Carpathian ophiolite: preliminary results (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Usui, Ivan Savov
  • 学会等名: 16th Castle Meeting - New Trends on Paleo, Rock and Environmental Magnetism
  • 国際学会
• [学会発表] Changing abundance of magnetofossil morphologies in pelagic red clay (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Usui, Toshitsugu Yamazaki, Masafumi Saitoh
  • 学会等名: 2018 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Nondestructive microscale texture observation of exsolved magnetite in silicate using laser confocal microscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: 臼井洋一
  • 学会等名: European Geosciences Union General Assembly 2018
  • 国際学会