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

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22J01279
• 配分区分: 補助金
• 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): 2022-04-22 – 2025-03-31
• キーワード: 古地磁気 / 岩石磁気 / SQUID顕微鏡 / 鍾乳石 / 石灰岩

研究実績の概要

本年度は、走査型SQUID顕微鏡による磁気測定により確認された、鍾乳石中の磁気特性の変化について、まず産業技術総合研究所にてエネルギー分散型X線分析装置搭載型走査電子顕微鏡（SEM-EDX）による観察と元素分析を行った後、物質・材料研究機構にて集束イオンビームSEM（FIB-SEM）による3次元観察を依頼した。いずれの観察・分析においても、Feの濃集は見られなかった。一方で、SEM-EDXによる元素マッピングでは特定の層準でMgの濃集が見られ、その位置は磁気特性の変化と概ね同様であった。次年度以降、誘導結合プラズマ質量分析装置による測定を行い、地球化学的側面からのデータを収集する。
また、既存のSQUID磁力計を用いた鍾乳石の古地磁気測定を開始した。これまでに自然残留磁化の測定を概ね終了しており、次年度以降も継続して測定を行う。
一方で、鍾乳石を含めた炭酸塩岩が古地磁気試料としての有用性が高いとの判断から、石灰岩試料に対する古地磁気・岩石磁気学研究にも着手した。次年度より、琉球石灰岩が分布する地域のサンプリング・測定等を行う予定である。
加えて、SQUID顕微鏡本体の改良に関しても協力を行い、より解像度の高いデータが得られるようになった。さらに本年度は湖底堆積物の掘削に参加し、古地磁気・岩石磁気学における堆積物サンプリング手法やデータ解析の手法に習熟した。

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

本研究の主目的である鍾乳石の走査型SQUID顕微鏡による磁気測定に関しては、測定ノイズの低減が完全とは言えず、未だ試行錯誤を繰り返している状態である。
一方で、SEM-EDXやFIB-SEMなどを用いた表面観察や元素分析を進めたほか、既存のSQUID磁力計を用いた鍾乳石の古地磁気測定にも取り組んでいる。加えて、石灰岩試料に対する古地磁気・岩石磁気学研究にも着手した。

今後の研究の推進方策

鍾乳石に対して、誘導結合プラズマ質量分析装置による測定を行い、地球化学的側面からのデータを収集し、磁気測定との関連について考察を進める。また、SQUID顕微鏡だけではなく、既存の古地磁気・岩石磁気学的手法を用いて、より詳細な磁気特性の検討を行う。
加えて、琉球石灰岩が分布する地域のサンプリング・古地磁気・岩石磁気測定も同時に推進し、炭酸塩岩を用いた古地磁気・岩石磁気学的研究に対して総合的なアプローチを行う。

研究成果

• [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 / 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
• [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: Y. Yokoyama, Y. Miyairi, T. Aze, C. Sawada, Y. Ando, S. Izawa, Y. Ueno, S. Hirabayashi, N. Fukuyo, K. Ota, Y. Shimizu, Y. Zeng, H. Lan, R. Tsuneoka, K. Ando, K. Nemoto, S. Obrochta, B. Behrens, E. Tam, K. Leggett, J. Rzeszewicz, Z. Huang, R. Kondo, T. Nagata
  • 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
• [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