[M-IS17] [JJ] 海底マンガン鉱床の科学：基礎から応用まで

[MIS17-05] 走査型SQUID顕微鏡を用いた鉄マンガンクラストの測定:微細磁気層序による年代モデルの検討

*野口 敦史、山本 裕二¹、小田 啓邦²、臼井 朗¹、佐藤 雅彦²、河合 淳³ (1.高知大学 海洋コア総合研究センター、2.産業技術総合研究所地質情報研究部門、3.金沢工業大学先端電子技術応用研究所)

キーワード：SQUID顕微鏡、鉄マンガンクラスト、年代モデル、残留磁化

鉄マンガンクラストは鉄マンガン酸化物を主成分とする化学堆積岩であり、Co、Ni、Pt、希土類元素など含むことから将来の資源として期待されている。陸起源物質の影響が少ない環境下でゆっくりと成長するため、その正確な形成年代を決定することで過去の長期にわたる地球環境変動を復元できる可能性が指摘されている。年代推定の手法として様々な手法が試みられているが、Noguchi et al.（2016）では古地磁気学的手法の適用を試みた。彼らは北西太平洋に分布する5地点から採取された鉄マンガンクラストから0.5 – 1.0 mm厚の薄板状試料群を整形して通常の超伝導磁力計により測定を行い、その結果を古地磁気極性年代表と対比することで古地磁気極性層序を決定した。2地点を除き推定した成長速度（2.54 – 3.67 mm/Ma）は¹⁰Be/⁹Be法で推定されている成長速度と整合的であったため、古地磁気学的手法の有用性が広く示された。本研究では、さらに古地磁気学的手法の深化を図ることを目的とした。
　具体的にはNoguchi et al.（2016）で測定対象とした5地点のうち拓洋第5海山（A地点）、半沢海山（B地点）、琉球海溝（C地点）の3地点の試料を対象に国産初の走査型SQUID顕微鏡（Kawai et al., 2016; Oda et al., 2016）を用いた微細磁気マッピングを行い、さらに精密な形成年代推定を試みた。得られた磁気画像からは、試料Aおよび試料Bに共通して成長方向に対し垂直な0.5〜3.0 mm程度の幅をもつ正負の連続する磁気縞が確認でき、過去の極性反転を記録したものと解釈できる。成長方向に軸をとり磁場強度変化のグラフを作成し、その正負の変動パターンと古地磁気極性年代表との対比を行った。その結果、遠洋域にあたる試料Aでは7・9点、試料Bでは19点の年代コントロールポイントが得られ、これらはNoguchi et al.（2016）によって得られたポイントと比べ、2倍以上である。推定した成長速度はA試料では3.37 ± 0.06 mm/Ma、B試料では2.67 ± 0.04 mm/Maとなり、それぞれ¹⁰Be/⁹Be法で推定されている成長速度と整合的であった。一方、陸域に近いC試料の磁気画像には多数の小さな双極子的な磁場が分布する様子が見られ、試料Aおよび試料Bに見られたような明瞭な磁気縞は確認できなかった。このことから走査型SQUID顕微鏡を用いた古地磁気学的手法は特に遠洋域に分布する鉄マンガンクラストに有効であると考えられる。
　さらに磁気縞を形成する残留磁化のキャリアーを推定するため各種岩石磁気測定を行った。等温残留磁化獲得実験の結果からは、全ての試料において3種類の保磁力が異なる磁性鉱物の存在が示唆され、その95%以上が低～中保磁力成分（中心保磁力17 – 28 mT および 28 – 32 mT）から構成されることがわかった。低温磁気測定の結果からは、低温酸化を受けた単磁区マグネタイトの存在が示唆された。これらのことから、主要な残留磁化キャリアーは低～中保磁力をもつ低温酸化を受けた単磁区マグネタイトであると推定される。