深成岩・鉱物単結晶を用いた長周期地球磁場強度変動の解明

利用深成岩和矿物单晶阐明长期地磁场强度波动

基本信息

批准号：
20J00400
负责人：
加藤千恵
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J00400/
关键词：
古地磁気強度斜長石単結晶磁気異方性長周期変動深成岩

项目摘要

本研究課題では、主に過去1億３０００万年間をターゲットとして長周期地球磁場変動を明らかにすることを目標に、深成岩から分離したケイ酸塩鉱物単結晶を用いた古地磁気強度推定を行っている。今年度は、離溶マグネタイトを主要な磁気キャリアとする斜長石粒子の古地磁気強度測定の際に問題となる、大きな磁気異方性の影響を軽減するための手法開発とその検証を行った。試料には、岩石磁気測定の結果から古地磁気記録媒体として優れた特性をもつことが分かっている道志ハンレイ岩（山梨県、５００万年前）から分離した斜長石粒子を用いた。まず、交流消磁および非履歴性残留磁化の着磁を行うコイル内で試料の姿勢を自由に制御することができるホルダーを設計し、3Dプリンターにより作成した。このホルダーを用い、自然残留磁化の段階交流消磁を行った後の試料に対して試料の向きを変えて9方向に非履歴性残留磁化（ARM）を着磁し、残留磁化テンソルを決定した。異方性の強い試料において方位による残留磁化獲得効率の違いがもたらす古地磁気強度推定値への影響を軽減するためには、実験室で印加する磁場を、NRMを獲得した際の外部磁場（地球磁場）と同じ方位に設定すればよい。そこで、NRMの段階消磁から得られる方位と残留磁化テンソルを用いてNRM獲得時の外部磁場方位を逆算し、古地磁気強度測定において実験室内で外部磁場を印加する方向を決定した。綱川‐ショー法による古地磁気強度測定を実施したところ、57 %の試料が古地磁気強度測定の基準に合格した。同程度の異方性を示す試料で着磁方位のコントロールを行わなかった場合と比べ、試料間の古地磁気強度推定値のばらつきは小さく、本手法により異方性の影響を軽減することができたと考えられる。

在这个研究项目中，我们利用从深成岩中分离出来的硅酸盐矿物单晶估算了古地磁强度，目的是澄清长期的地磁场波动，主要针对过去1.3亿年的情况。今年，我们开发并验证了一种方法，可以减少大磁各向异性的影响，这是测量以剥落磁铁矿为主要磁性载体的斜长石颗粒古地磁强度时遇到的问题。使用的样品是从多西辉长岩（山梨县，500万年前）分离出来的斜长石颗粒，根据岩石磁性测量，该材料作为古磁记录介质具有优异的性能。首先，我们设计了一个可以在线圈内自由控制样品姿势的支架，该线圈可进行交流消磁和非磁滞剩磁磁化，并使用 3D 打印机进行制作。使用该支架，我们在对自然剩磁进行逐步交流退磁后改变样品的方向，在九个方向上磁化非历史剩磁（ARM），并确定剩磁张量。为了减少各向异性较强的样品中因取向导致的剩余磁化强度采集效率差异对古地磁强度估算的影响，需要将实验室施加的磁场改为外磁场（地球的应设置为与磁场方向相同）。因此，我们利用NRM逐步退磁得到的取向和剩磁张量反算NRM采集时的外部磁场取向，并确定实验室中应施加外部磁场的方向在古地磁强度测量期间。当使用 Tsunakawa-Shaw 方法进行古地磁强度测量时，57% 的样品通过了古地磁强度测量标准。与不控制磁化方向的具有相同各向异性程度的样本相比，样本之间的古地磁强度估计值的变化较小，并且该方法可以减少各向异性的影响。