磁気顕微鏡による地球内核形成前後の地球磁場復元と地球生命史への影響の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H04523
• 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: 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)
• 研究分担者: 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)
• 研究期間 (年度): 2021-04-05 – 2025-03-31
• キーワード: 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

研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

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。

今後の研究の推進方策

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。

研究成果

• [国際共同研究] ロチェスター大学/フロリダ大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ロチェスター大学/フロリダ大学
• [国際共同研究] 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)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: 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
• [国際共同研究] オーストラリア国立大学(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: オーストラリア国立大学
• [国際共同研究] ノルウェー科学技術大学(ノルウェー)
  • 国名: ノルウェー
  • 外国機関名: ノルウェー科学技術大学
• [雑誌論文] Rotation of a Ferromanganese Nodule in the Penrhyn Basin, South Pacific, Tracked by the Earth's Magnetic Field (2023)
  • 著者名/発表者名: Oda, H., Katanoda, W., Usui, A., Murayama, M., Yamamoto
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 24 ページ: e2022GC010789
  • DOI: 10.1029/2022GC010789
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Middle Miocene forearc alkaline magmatism in Amami-Oshima Island, central Ryukyu Arc: implications for paleoreconstruction of Shikoku Basin (2023)
  • 著者名/発表者名: Motohashi, G., Ishizuka, O., Oda, H., Sano, T., Sekimoto, S. and Ujiie, K.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 75 ページ: 9
  • DOI: 10.1186/s40623-022-01760-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Radiocarbon ages and tsunami deposits in laminated mud layers from the Lake Harutori, Pacific coast of Hokkaido, Northeast Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi, T., Nanayama, F., Kondo, Y., Yamada, K., Sakai, K., Yamaguchi, T., Shigeno, K., Katsuki, K., Oda, H., Furukawa, R., Hong, W.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 538 ページ: 173-178
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2023.02.015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Occurrence and formational mechanisms of spherical Fe-oxide concretions on Earth and Mars (2023)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Hitoshi、Yoshida Hidekazu、Sirono Sin-iti
  • 雑誌名: The Journal of the Geological Society of Japan 巻: 129 ページ: 199～221
  • DOI: 10.5575/geosoc.2022.0052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Very thickly bedded event deposit in the lower to middle Miocene Shirahama Formation, southwest Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Imai, S. and Nara, M.
  • 雑誌名: Journal of the Geological Society of Japan 巻: 128 ページ: 129-130
  • DOI: 10.5575/geosoc.2022.0011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unlocking information about fine magnetic particle assemblages from first-order reversal curve diagrams: Recent advances (2022)
  • 著者名/発表者名: Roberts, A.P., D. Heslop, X. Zhao, H. Oda, R. Egli, R.J. Harrison, P. Hu, A.R. Muxworthy and T. Sato
  • 雑誌名: Earth-Science Reviews 巻: 227 ページ: 103950
  • DOI: 10.1016/j.earscirev.2022.103950
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: Oda, H., H. Nakazato, F. Nanayama, and Y. Harigane
  • 雑誌名: Earth Planets and Space 巻: 74 ページ: 80
  • DOI: 10.1186/s40623-022-01626-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: 七山太
  • 雑誌名: GSJ 地質ニュース 巻: 11 ページ: 表紙
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] チバニアンGSSPの特徴と、その学術上の意義 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠
  • 雑誌名: 学術の動向 巻: 27 ページ: 73-77
• [雑誌論文] A record of the lower Mammoth geomagnetic polarity reversal from a marine succession in the Boso Peninsula, central Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Haneda Y, Okada M
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 228 ページ: 461-476
  • DOI: 10.1093/gji/ggab352
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decadal-centennial-scale solar-linked climate variations and millennial-scale internal oscillations during the Early Cretaceous (2022)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 21894
  • DOI: 10.1038/s41598-022-25815-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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 / 国際共著
• [雑誌論文] Towards solving the missing ice problem and the importance of rigorous model data comparisons (2022)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Yusuke、Lambeck Kurt、De Deckker Patrick、Esat Tezer M.、Webster Jody M.、Nakada Masao
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: 6261
  • DOI: 10.1038/s41467-022-33952-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Plutonium isotopes in the North Western Pacific sediments coupled with radiocarbon in corals recording precise timing of the Anthropocene (2022)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Yusuke、Tims Stephen、Froehlich Michaela、Hirabayashi Shoko、Aze Takahiro、Fifield L. Keith、Koll Dominik、Miyairi Yosuke、Pavetich Stefan、Kuwae Michinobu
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 10068
  • DOI: 10.1038/s41598-022-14179-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Coastal progradation associated with sea-level oscillations in the later phase of the Last Interglacial period, central Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Okazaki Hiroko、Nara Masakazu、Nakazato Hiroomi、Furusawa Akira、Ito Kazumi、Tamura Toru
  • 雑誌名: Quaternary Science Reviews 巻: 285 ページ: 107507～107507
  • DOI: 10.1016/j.quascirev.2022.107507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Absence of a long-lived lunar paleomagnetosphere (2021)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 7 ページ: eabi7647
  • DOI: 10.1126/sciadv.abi7647
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic domain state and anisotropy in hematite (α-Fe2O3) from first-order reversal curve diagrams (2021)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 126 ページ: e2021JB023027
  • DOI: 10.1029/2021JB023027
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: Futoshi Nanayama, Jun Tajika, Toru Yamasaki, Hiroshi Kurita, Hideki Iwano, Tohru Danhara, Takafumi Hirata
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 30 ページ: e12403
  • DOI: 10.1111/iar.12403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Great earthquake at 7.3 ka inferred from tsunami deposits in the Sukumo Bay area, southwestern Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Futoshi Nanayama, Tomohiro Tsuji, Tatsuhiko Yamaguchi, Yasuo Kondo, Michiharu Ikeda, Toshimichi Nakanishi, Michiko Miwa, Chuki Hongo, Akira Furusawa, Mitsuhiro Kuwahata
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 30 ページ: e12422
  • DOI: 10.1111/iar.12422
  • 査読あり
• [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 (2023)
  • 著者名/発表者名: 河合 淳、小田 啓邦、福與 直人、谷元 瞭太、河端 美樹
  • 学会等名: 第70回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Rotation of a polymetallic nodule in the Penrhyn Basin, South PaciDc, tracked by the Earth’s magnetic Field (2022)
  • 著者名/発表者名: 小田啓邦、片野田航、臼井 朗、山本 裕二、村山雅史
  • 学会等名: 米国地球物理学連合2022秋季大会
  • 国際学会
• [学会発表] Paleomagnetism of pyroclastic deposits of Futatsudake eruptions from the younger Haruna Volcano, Japan during the 5-7th century (2022)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第152回総会・講演会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 小田 啓邦、James E.T. Channell
  • 学会等名: 第８回 地球環境史学会年会
• [学会発表] マンガンノジュールの低温酸化と２次磁化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小田 啓邦、片野田航、臼井 朗、村山雅史、山本 裕二
  • 学会等名: 2022年地磁気・古地磁気・岩石磁気夏の学校
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 小田 啓邦、片野田航、村山雅史、臼井 朗
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2022年大会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 小田啓邦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠
  • 学会等名: 2021年日本第四紀学会学術賞受賞記念講演
  • 招待講演
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠・Songeons, Joan
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [学会発表] Integrating ichnology, palaeoecology, and sedimentology for reconstructing dynamic palaeoenvironments. (2022)
  • 著者名/発表者名: Nara, M.
  • 学会等名: The 6th International Palaeontological Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 西之島2014-2015年溶岩による古地磁気強度絶対値測定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山本 裕二, 小田 啓邦, 多田 訓子, 吉本 充宏, 前野 深, 武尾 実
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第150回講演会
• [図書] 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)
  • 著者名/発表者名: 小田啓邦
  • 総ページ数: 1
  • 出版者: 産業技術総合研究所HP
• [図書] チバニアン誕生 : 方位磁針のN極が南をさす時代へ (2021)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠
  • 総ページ数: 207
  • 出版者: ポプラ社
  • ISBN: 978-4-591-17034-2
• [産業財産権] ＳＱＵＩＤセンサロッド及びＳＱＵＩＤセンサ素子の取付方法 (2023)
  • 発明者名: 河合淳、小田啓邦
  • 権利者名: 学校法人金沢工業大学、産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2023-028734