鍾乳石の高解像度磁気＋化学分析による地磁気エクスカーション－環境変動の連関性評価

• 研究課題/領域番号: 22KJ3182
• 補助金の研究課題番号: 22J01279 (2022)
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 基金 (2023); 補助金 (2022)
• 応募区分: 国内
• 審査区分: 小区分17030:地球人間圏科学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 福與 直人 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, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2023-03-08 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 古地磁気 / 岩石磁気 / 礁性石灰岩 / SQUID顕微鏡 / 鍾乳石 / 石灰岩

研究開始時の研究の概要

本研究は、鍾乳石に対する走査型SQUID顕微鏡(SSM)による高解像度磁気マッピング手法と地球化学分析を用いて、地磁気エクスカーションの年代を高精度で決定し、 エクスカーションと同時期に発生した環境変動との関係を検討する。鍾乳石は高精度年代決定が可能な年代学的に優れた試料である。さらに、SSMを用いた鍾乳石の磁気マッピング手法により、100から1000年スケールと いう高時間解像度で古地磁気強度変動を連続的に復元できる。また、鍾乳石中の地球化学分析から陸域の環境復元も可能である。従って、本研究はエクスカーション発生時の地球磁場情報と環境情報を、同年代かつ高時間解像度で対比することが可能となる。

研究実績の概要

本年度は主に礁性石灰岩試料を対象に古地磁気・岩石磁気学的測定に向けた基礎的なデータ収集を行った。SQUID顕微鏡による高空間分解能磁気マッピングを行ったほか、米国ロチェスター大学にて小口径SQUID磁力計を用いた測定も行った。これらの測定により、特に礁性石灰岩を構成する生物種ごとの磁気特性が明らかになることが期待される。
また、奄美群島にて方位が分かる形での鍾乳石のサンプリングを行っており、これは年代測定の後、古地磁気・岩石磁気学的測定を進めていく。
加えて、2月にはIODP Ex.389に古地磁気学者として参加し、ハワイ沖の沈水サンゴ礁について、予察的な古地磁気・岩石磁気測定とサンプリングを行った。
加えて、湖底堆積物を用いた岩石磁気学的測定データの解析を進めており、津波堆積物や火山灰といった古災害記録の復元につながることが期待される。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

鍾乳石の古地磁気・岩石磁気学的研究は当初の予定より遅れている一方で、研究開始当初では想定していなかった、礁性石灰岩や湖底堆積物の古地磁気・岩石磁気測定が進捗しているため。

今後の研究の推進方策

次年度は最終年度であるため、既にデータが得られている礁性石灰岩および湖底堆積物に関しては適宜国際誌への投稿を進める。
新たに採取した、鍾乳石や沈水サンゴ礁に関しては、主に年代測定学を専門とする他の研究者と協力しながら古地磁気・岩石磁気測定に着手していく。

研究成果

• [国際共同研究] オーストラリア国立大学(オーストラリア)
• [国際共同研究] ロチェスター大学(米国)
• [雑誌論文] Reappraisal of lagoon specific local marine reservoir effects in Tongatapu, the Kingdom of Tonga, over the last 3000?years (2023)
  • 著者名/発表者名: Fukuyo Naoto、Clark Geoffrey、Yokoyama Yusuke
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 538 ページ: 185-191
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2023.02.027
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Testing the potential of Serpulidae tubes as an indicator of past relative sea-level collected from shored wave dissipating blocks along the Pacific and Japan sea coast of northeastern Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Leggett Kai、Yokoyama Yusuke、Miyairi Yosuke、Ota Kosuke、Fukuyo Naoto、Shirahama Yoshiki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 538 ページ: 58-63
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2023.02.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 532 ページ: 62-67
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2022.10.006
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 海洋リザーバ効果を⽤いた南太平洋トンガ王国における過去 3000 年の海⽔準変動復元 (2024)
  • 著者名/発表者名: 福與 直人、Geoffrey Clark、横山 祐典
  • 学会等名: 第24回AMSシンポジウム
• [学会発表] Reassessment of Lagoon-Specific Marine Reservoir Effects in Tongatapu, Kingdom of Tonga, over the Past 3000 Years (2023)
  • 著者名/発表者名: 福與 直人、Geoffrey Clark、横山 祐典
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] 北海道釧路市春採湖における近現代の地震と珪藻分析による古環境の復元 (2023)
  • 著者名/発表者名: 松野 佑香、香月 興太、七山 太、中西 利典、深津 恵太、酒井 恵祐、福與 直人、小田 啓邦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] 釧路市春採湖から採取された年縞堆積物コアの解析計画：１次的な研究成果と今後の展望 (2023)
  • 著者名/発表者名: 七山 太、香月 興太、松野 佑香、中西 利典、福與 直人、酒井 恵祐、深津 恵太、石井 正之、重野 聖之、大串 健一、古川 竜太、小田 啓邦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] 房総半島に分布する鮮新－更新統の堆積岩に記録された残留磁化の構成成分のSQUID顕微鏡を用いた予察的分析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 谷元 瞭太、小田 啓邦、岡田 誠、福與 直人
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] 高空間分解能化に向けた走査型SQUID顕微鏡の改良と今後の展望 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小田 啓邦、河合 淳、福與 直人、谷元 瞭太、河端 美樹
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] 高精度地殻変動履歴復元に向けた複数種の固着性生物遺骸を用いた14C年代値の比較 (2023)
  • 著者名/発表者名: 福與直人、レゲット佳、宮入陽介、阿部恒平、越後智雄、宍倉正展、白濱吉起、横山祐典
  • 学会等名: 日本第四紀学会2023年大会
• [学会発表] 釧路市春採湖における津波堆積物・テフラの岩石磁気学的特徴: 予察 (2023)
  • 著者名/発表者名: 福與 直人, 小田 啓邦, 香月 興太, 七山 太 , 中西 利典, 深津 恵太, 酒井 恵祐, 松野 佑香
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会2023年秋季年会
• [学会発表] トンガ王国の鍾乳石の岩石磁気学的手法による噴火履歴復元の可能性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 福與直人, 小田啓邦, 横山祐典, Geoffrey Clark, 山本裕二
  • 学会等名: 日本第四紀学会2022年大会
• [学会発表] Can speleothem magnetic minerals record a past volcanic eruption in Tonga? (2022)
  • 著者名/発表者名: 福與直人, 小田啓邦, 横山祐典, Geoffrey Clark, 山本裕二
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会