チバニアンの地層「千葉複合セクション」から明らかになった最後の地磁気逆転の全体像
羽田裕貴 1）・岡田誠 2）・菅沼悠介 3）4）・北村天宏 5）* 本稿は 2020 年 9 月に，国立極地研究所，産業技術総合研究所，茨城大学が共同で行ったプレス発表を修正・加筆したものです．

１．はじめに

２．千葉複合セクションの概要とこれまでの研究

現在の地球上では，方位磁石は N 極が北を指し，S 極は千葉複合セクションは，千葉県市原市で観察すること南を指します．これは地球が，北極が S 極，南極が N 極ができる 5 ヶ所の地層（養老川，養老田淵，小草畑，柳の大きな磁石になっているためです．長い地球の歴史で川，および浦白セクション）の総称です．主に泥岩と薄いは，この磁石の向きが頻繁に入れ替わっていました．地磁砂層，火山噴出物（火山灰層や軽石層，スコリア層）から気が現在とは逆向きであった「松山逆磁極期」から，現在構成されます．各地点の地層は特徴的な火山灰層や砂層にと同じ向きの「ブルン正磁極期」に逆転したのは，今からよって対比され，千葉複合セクションとしての層厚は約約 77 万年前のことです．

130 m になります．市原市田淵地区の養老川沿いで観察

過去の地磁気を調べる学問を「古地磁気学」と呼びます．

できる養老川セクションの最下部の地層は，とくに「千葉地磁気逆転は世界規模で同時に起こることから，松山逆磁セクション」と呼ばれ，チバニアン期（77 万 4000 年前極期からブルン正磁極期への最後の地磁気逆転，すなわちから 12 万９000 年前の地質時代）の下限を定義する地層「松山－ブルン境界」は世界中の地層に記録されています．

（GSSP，Global boundary Stratotype Section and Point：

そのため，松山－ブルン境界は地質年代層序境界の一つで国際境界模式層断面とポイント）として，2020 年 1 月 17

ある前期－中期更新世境界の指標とすることが決められて日に国際地質連合（IUGS）によって認定されました（板木，おり，地層の年代決定と対比において非常に重要な役割を2020；Suganuma et al. , in press）．チバニアン期の下限担っています．

は，千葉セクションに挟まる厚さ 1 cm 程度の白色火山灰

松山逆磁極期からブルン正磁極期へ地磁気の向きが入れ替わる過程で，地磁気の分布や強さがどのように変化したの地層（白尾火山灰層）の下限に定義されます（Suganuma

et al. , in press）．のかを明らかにするために，溶岩や遠洋の海底をボーリン千葉セクションを含めて，房総半島の地層に対する古グすることで得られる地層を用いた研究が行われてきまし地磁気研究は 1950 年代まで遡ることができます．これた．しかし，溶岩は間欠的に噴出することから，数百年からの先駆的な研究によって，松山－ブルン境界は白尾火ら数千年という地質学的には短い時間スケールの地磁気変山灰層の約 2 m 下位に位置するとされてきました（例え動を連続的に捉えることは困難です．また，遠洋の海底でば，Niitsuma, 1971）．しかし，Suganuma et al.（2015）

は地層がゆっくりと堆積するため，地層中に保存された地が熱消磁という方法を用いて，古地磁気の記録を再検討

磁気の向きなどの記録が平滑化されてしまい，短い時間スしたところ，松山－ブルン境界は白尾火山灰層の約 1 mケールの地磁気変動は記録されません．そのため，松山－上位にあることが明らかになりました．さらに Okada et

ブルン境界での地磁気逆転の詳しい様相を復元するためにal.（2017）は，千葉セクションとその近傍の養老田淵セクは，時間の空白がなく，比較的短い時間で堆積した地層がションの下部の地層に対して，試料中の磁性鉱物が熱変質適しています．その条件をみたす代表的な地層の一つが，しない上限温度まで加熱した後に交流消磁を施すことで，地質時代「チバニアン」の名称の由来になった千葉複合セ

松山－ブルン境界近傍の古地磁気の方位と強度を復元するクションです．

ことに成功しました．その後，Simon et al.（2019）は，対象とする地層を養老田淵セクションの上限まで延ばし，古1）産総研 地質調査総合センター 地質情報研究部門
2）茨城大学理学部〒 310-8512 水戸市文京 2-1-13）国立極地研究所地圏研究グループ〒 190-8518 東京都立川市緑町 10-34）総合研究大学院大学極域科学専攻〒 190-8518 東京都立川市緑町 10-35）茨城大学大学院理工学研究科

キーワード：地磁気逆転，松山‒ブルン境界，チバニアン，GSSP，千葉セクション，千葉複合セクション〒 310-8512 水戸市文京 2-1-1

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地磁気の強度と同じく地磁気の強さの指標として用いられ比を裏付けることができました．また，千葉複合セクショ

るベリリウム同位体比を分析することで，当時の地磁気強ンの３つの地層，および田淵地区のボーリングコアに記録度の変動を復元しました．これらの一連の研究によって，された松山－ブルン境界は，その平均層位が白尾火山灰層

新たに松山－ブルン境界の年代が約 77 万 3000 年前であから 1.1m 上位に，平均年代が 77 万 2900 年前（± 5400ること，地磁気逆転の際に地磁気強度が現在の約 30 % ま年）と見積もられました．この年代値は，北大西洋，赤道で減少していたこと，地磁気逆転が起きた後の約 1 万年

インド洋，および赤道太平洋の海底堆積物から報告されて間は地磁気強度が非常に弱いままであったことが明らかにいる値とよく一致します（Channell et al. , 2010； Valet etなりました．しかし，千葉複合セクションの上位の地層でal. , 2019）．

は古地磁気分析が実施されておらず，そのため千葉複合セ

また，養老川セクション上位の地層から得た新しいデー

クションが堆積した当時の地磁気変動の全容は不明なまま

タと，これまでに千葉複合セクションから得られていたでした．また，千葉セクションから約 70 m 北東に位置す

データを統合することで，79 万年前から 75 万年前の約る養老田淵セクションでの松山－ブルン境界の位置は明ら４万年間にわたる連続的な地磁気の方位と強度の変動記録かになっていませんでした．

を構築しました（第２図）．その結果，松山－ブルン境界

本研究では，千葉複合セクションの一部である養老田淵の約 1 万年前から少なくとも３回，地磁気極が南極からセクション最下部と養老川セクション上位の地層に対して大きく外れ , 同時に地磁気強度も減少していたことが明ら

新たに古地磁気分析を行うことで，松山－ブルン境界でのかになりました．同様に，北大西洋の海底堆積物やチリ連続的かつ詳細な古地磁気記録を得ました（Haneda et al. ,やハワイの溶岩を用いた研究は，松山－ブルン境界の約 12020a）．

万年前に，地磁気極が南極から低緯度へ大きく動いていたことを報告しています（Channell et al. , 2010； Singer et３．成果の概要

al. , 2019）．このことは，松山－ブルン境界の少なくとも約 1 万年前から，地磁気が不安定な状態であったことを

養老田淵セクションの最下部に地層から，新たに古地磁意味します．また，地磁気が不安定な状態は，松山－ブル気分析用の試料を採取しました（写真１）．古地磁気分析

ン境界の約 1 万年後まで続きます．これらの結果は，松の結果，養老田淵セクションにおける松山－ブルン境界の山－ブルン境界をまたいだ約 2 万年間は，地磁気の双極地層上の位置が，白尾火山灰層から 1.6 m 上位になること

子成分注１が弱くなることで非双極子成分注 2 が繰り返し卓がわかりました（第１図）．この結果は，千葉複合セクショ越していた可能性を示唆します．

ンの一部である千葉セクション，柳川セクション，および本研究で報告した松山－ブルン地磁気逆転の全容は，あ田淵地区で掘削されたボーリングコアで確認された松山－くまで千葉複合セクションの古地磁気記録から復元したもブルン境界とよく一致しており，火山灰層による地層の対のです．しかし，今後，コンピュータシミュレーションと組み合わせることで地磁気逆転メカニズムの解明に近づくと考えられます．また，千葉複合セクションでは海のプランクトンや花粉の化石を用いることで，松山－ブルン境
界を含む前期－中期更新世境界の環境変動に関する研究も行われています（Suganuma et al. , 2018； Haneda et al. ,2020b；Kameo et al. , 2020）．これら当時の環境記録と古地磁気記録を比較することで，地磁気逆転が地球表層環境に与えた影響の有無を検証する手掛かりになると期待されます．
脚注
注1

双 極子成分：一対のN極とS極のペア（棒磁石に例えることができる）が作る磁場成分．地球の磁場は，地球の中心に南北に向くようにおいた巨大な棒磁石が作り出す双極子磁場に近似できる．

注2

写真１

養老田淵セクション最下部でのサンプリングの様子

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非双極子成分：地球の磁場から双極子成分を除いた時に残る磁場成分．

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第１図

千葉複合セクションとボーリングコアの松山－ブルン境界の対比

第２図

 葉複合セクションから得られた見か
千けの地磁気極の移動の様子と相対的な古地磁気強度．それぞれの図の色付きのプロットは相対古地磁気強度が弱まり，地磁気極が北極・南極から外れたデータを示す．

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