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地磁気層序学は、堆積層や火山層の年代測定に用いられる地球物理学的相関技術である。この方法は、断面全体にわたって測定された間隔で配向サンプルを収集することによって機能する。サンプルは分析され、特徴的な残留磁化（ChRM）、すなわち地層が堆積した時点での地球の磁場の極性が判定される。これが可能なのは、火山流は熱残留磁化を獲得し、堆積物は堆積残留磁化を獲得するからであり、どちらも形成時の地球の磁場の方向を反映している。この技術は通常、化石や層状の火成岩がほとんどない層を年代測定するために使用される。これは深海層の高解像度相関に特に有用であり、プレートテクトニクス理論に関連するヴァイン・マシューズ・モーリー仮説の検証が可能となった。
技術
岩石の測定可能な磁気特性が地層によって異なる場合、それらは、磁気地層単位（磁気帯）として総称される、関連しているが異なる種類の地層単位の基礎となることがあります。[1]地層学の作業で最も有用な磁気特性は、地球の磁場の極性の反転によって引き起こされる岩石の残留磁化の方向の変化です。地層のシーケンスに記録された残留磁気極性の方向は、シーケンスを磁気極性によって特徴付けられる単位に細分化するための基礎として使用できます。このような単位は、「磁気地層極性単位」またはクロンと呼ばれます。[2]
古代の磁場が今日の磁場と似た方向 (北磁極が地理上の北極に近い) にあった場合、地層は通常の極性を維持します。データが北磁極が地理上の南極に近いことを示している場合、地層は逆極性を示します。
ポラリティ・クロン
極性クロンは、文脈によってはchronとも呼ばれ、[4]地球の磁場の極性反転間の時間間隔です。[5]これは、地磁気地層の極性単位によって表される時間間隔です。これは、地質学上の特定の期間を表し、地球の磁場が主に「正常」または「反転」の位置にあった期間を表します。クロンは、今日から始まり、過去に向かって番号が増加する順に番号が付けられます。番号と同様に、各クロンは 2 つの部分に分かれており、「n」と「r」のラベルが付けられ、磁場の極性の位置を示します。クロンは、「C」などの参照シーケンスの大文字でも参照されます。クロンは、クロノゾーンまたは極性ゾーンに相当する時間です。
間隔が20万年未満の場合は「極性サブクロン」と呼ばれていましたが[5] 、 2020年にこの用語はおよそ1万年から10万年の期間に再定義され、極性クロンは約10万年から100万年の期間に使用されています。[6]他に使用されている用語には、 108年から109年の期間にはメガクロン、 107年から108年の期間にはスーパークロン、3× 104年未満の期間にはクリトクロンがあります。[6]
Chron 命名法
極性間隔の連続の命名法は、特に変化が短期間であったり、普遍的でなかったりする場合（地球の磁場は複雑である）、新しい発見ごとに挿入（または検証されない場合は削除）する必要があるため、困難である。 標準化された2つの海洋磁気異常シーケンスは、「Cシーケンス」と「Mシーケンス」であり、中期ジュラ紀から現在までをカバーしている。[7]したがって、主要なC極性クロンシリーズは、一般にブリュンヌと呼ばれる現在のC1nから遡って拡張され、最も最近の遷移は、一般にマツヤマと呼ばれるC1rで、0.773 Maでブリュンヌ–マツヤマ反転である。 C（新生代）シーケンスは、 C34nと呼ばれる白亜紀通常スーパークロンで終了し、年齢較正では120.964 Maに発生し、サントニアン地質時代を定義した83.650 MaのクロンC33rまで続いた。[8] M系列は、アプチアン 期の始まりである121.400 MaのM0（フルラベルM0r）から、アーレニアン期の171.533 Ma以前のM44n.2rまでと定義されています。[9]
系列の区分にも特定の命名法があり、C8n.2nは2番目に古い正常極性サブクロンであり、正常極性クロンC8nを構成し、最も新しいクリプトクロンである皇帝クリプトクロンにはC1n-1という名前が付けられている。[10]文献にある、約1億1800万年前の仮定された短期的な逆転を説明するM-1rなどの用語は暫定的なものである。[9]
サンプリング手順
方向性のある古地磁気サンプルは、岩石コアドリルを使用して現場で収集されるか、手作業によるサンプル（岩石表面から砕いた塊）として収集されます。サンプリングエラーを平均化するために、各サンプルサイトから少なくとも3つのサンプルが採取されます。[11]地層セクション内のサンプルサイトの間隔は、堆積速度とセクションの年代によって異なります。堆積層では、磁性粒子がより細かく、堆積中に周囲の磁場に合わせて配向する可能性が高いため、泥岩、粘土岩、および非常に細粒のシルト岩が好ましい岩相です。 [2]
分析手順
まず、サンプルを自然状態で分析して、自然残留磁化(NRM) を取得します。次に、熱または交流磁場消磁技術を使用して段階的に NRM を除去し、安定した磁気成分を明らかにします。
次に、ある場所から採取したすべてのサンプルの磁気方位を比較し、方向統計、最も一般的なのはフィッシャー統計またはブートストラップ法を使用して、平均磁気極性を決定します。[11]各平均の統計的有意性が評価されます。統計的に有意であると判断されたサイトの仮想地磁気極の緯度は、収集された地層レベルに対してプロットされます。これらのデータは、標準的な白黒の磁気地層列に抽出され、黒は通常の極性、白は逆極性を示します。
相関関係と年齢
通常極性（黒）
逆極性（白）
地層の極性は正極性か逆極性かのどちらかしかないため、堆積物の堆積速度の変動によって、特定の極性帯の厚さが地域によって異なる可能性があります。このため、異なる地層セクション間で同様の極性の帯を相関させる方法という問題が生じます。混乱を避けるために、各セクションから少なくとも 1 つの同位体年代を収集する必要があります。堆積物では、これは火山灰の層から得られることが多いです。それができない場合は、他の場所で同位体年代と相関している生物地層学的イベントに極性を結び付けることができます。独立した同位体年代の助けを借りて、ローカルな磁気地層柱は、全球磁気極性時間スケール (GMPTS) と相関します。[1]
GMPTS に示される各反転の年代は比較的よく知られているため、相関関係によって地層断面全体にわたって多数のタイムラインが確立されます。これらの年代は、化石、堆積岩の組成の変化、堆積環境の変化など、岩石の特徴の比較的正確な日付を提供します。また、断層、岩脈、不整合などの横断的な特徴の年代も制限します。
堆積物蓄積率
おそらく、これらのデータの最も強力な応用は、堆積物の堆積速度を決定することです。これは、各逆転の年代（数百万年前）と逆転が見つかった地層レベル（メートル）をプロットすることで達成されます。これにより、メートル/百万年単位の速度が得られ、通常はミリメートル/年（キロメートル/百万年と同じ）に書き換えられます。[2]
これらのデータは、盆地の沈下速度をモデル化するためにも使用されます。盆地を埋める地層の下にある炭化水素源岩の深さを知ることで、源岩が生成ウィンドウを通過して炭化水素の移動が始まった年代を計算することができます。横断トラップ構造の年代は通常、磁気地層データから決定できるため、これらの年代を比較することで、貯留層地質学者は、特定のトラップでプレイが可能かどうかを判断するのに役立ちます。[12]
磁気層序学によって明らかになる堆積速度の変化は、気候要因または近くまたは遠くの山脈の地殻変動と関係していることが多いです。この解釈を補強する証拠は、多くの場合、そのセクションの岩石の組成の微妙な変化を探すことで見つかります。砂岩の組成の変化は、このタイプの解釈によく使用されます。
シワリク磁気層序
シワリク河川堆積層（厚さ約6000メートル、約2000万年から0.5万年前）は、大陸化石に基づく記録の混乱を解決するために磁気層序学を応用した良い例である。[13]
参照
注記
- ^ ab Opdyke & Channell 1996、第 5 章
- ^ abc バトラー1992、第9章
- ^ Cohen, KM; Finney, S.; Gibbard, PL (2015)、国際地層序図(PDF)、国際地層学委員会。
- ^ Ogg 2020、p160では、「国際地層誌のChronは地質学的段階の正式な区分を示す」ため、曖昧さが生じる可能性があることを指摘している。
- ^ ab マーシャック、スティーブン、2009年、「地質学の基礎」、 WWノートン＆カンパニー、第3版。ISBN 978-0393196566
- ^ ab Ogg 2020、p161 表5.1
- ^ オッグ 2020、p161
- ^ Ogg 2020、表5.2 第四紀の地磁気異常と主要な極性クロノス、表5.3: C系列海洋磁気異常の距離と年代モデル
- ^ ab Ogg 2020、表5.4：M系列海洋磁気異常距離と年齢較正
- ^ オッグ 2020、p164
- ^ ab Tauxe 1998、第3章
- ^ レイノルズ 2002
- ^ Dennell, R; Coard, R; Turner, A (2006). 「パキスタン北部のパビ丘陵の生層序と磁気極性帯状分布：上部シワリク（ピンジョール期）上部鮮新世～下部更新世の河川堆積物」（PDF） .古地理学、古気候学、古生態学. 234 (2–4): 168–85. doi :10.1016/j.palaeo.2005.10.008.
参考文献
- バトラー、ロバート F. (1992)。古地磁気学: 磁気領域から地質学的テレーンまで。Blackwell Scientific Publicationsより初版。ISBN 978-0-86542-070-0. 1999年2月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年9月16日閲覧。
- Opdyke, Neil D.; Channell, James ET (1996).磁気層序学.アカデミック プレス. ISBN 978-0-12-527470-8。
- Tauxe, Lisa (1998).古地磁気学の原理と実践. Kluwer Academic Publishers . ISBN 0-7923-5258-0。
- レイノルズ、ジェームズ H. (2002)。「磁気層序学は盆地分析に時間的側面を加える」。検索と発見記事 #40050。アメリカ石油地質学者協会。2011年9 月 16 日閲覧。
- Ogg, JG (2020). 「地磁気極性時間スケール」(PDF) .地質年代スケール 2020 . 1 : 159–192. doi :10.1016/B978-0-12-824360-2.00005-X.
外部リンク
- 国際地層ガイド