雲仙火山岩の初期帯磁率と等温残留磁化の温度依存性,X線光電子分光による表面分析,および新法による古地球磁場強度の測定 利用統計を見る

Thermal Analysis of Initial Susceptibility,

Isothermal Remanence Magnetization, Surface

Analysis by X-ray Photoelectron Spectroscopy

and Paleointensity Determination by the New

Method, on Unzen Volcanic Rocks

著者名(英)

Naoko UENO, Zhong ZHENG, Kiyoko NEMOTO, Tamao

HATA

journal or

publication title

Journal of Toyo University. Natural science

number

52

page range

117-148

year

2008-03

URL

http://id.nii.ac.jp/1060/00002536/

Creative Commons : 表示 - 非営利 - 改変禁止

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.ja

Journal　of　Toyo　University，　Natural　Science，　No．52：117－148（2008） 117

　　Thermal　Analysis　of　lnitial　Susceptibility，　Isothermal

　　　　　　　Remanence　Magnetization，　Surface　Analysis

by　X－ray　Photoelectron　Spectroscopy　and　Paleointensity

　　　　　　Determination　by　the　New　Method，

on　Unzen　Volcanic　Rocks

Naoko　UENO＊,Zhong　ZHENG＊＊,Kiyoko　NEMOTO＊＊＊and　Tamao　HATTA＊＊＊

Abstract

　　Graphic　curve　of　the　temperature　dependence　of　the　initial　susceptibility（κ）showed the　variation　with　time　in　the　1991－1995　eruptions　of　Unzen．　The　demagnetization　of　the isothermal　remanence　magnetization（IRM）suggested　that　the　variation　with　time might　be　probable．　Surface　analysis　by　X－ray　photoelectron　spectroscopy　revealed　the same　binding　energy　of　Fe2p3／20rbit　on　these　1991－1995　samples．　But　that　of　the　1792 eruption　seemed　to　have　the　different　binding　energy．　Paleointensity　determination　by the　new　method　developed　by　Zheng　was　successful　on　the　recent　Unzen　volcanic　rocks． The　sample　of　the　Old　Unzen　pumice　obtained　from　the　drilling　core　at　about　640m depth　showed　quick　decay　of　the　natural　remanence　magnetization（NRM）in　alternating field　demagnetization．　Susceptibility　of　the　core　sample　varied　during　the　temperature analysis，　that　might　be　caused　from　the　chemical　change　of　the　specimen． Key　words：initial　susceptibility，　IRM，　XPS（X－ray　photoelectron　spectroscopy），binding energy，　paleointensity　determination，　Zheng　method，　Unzen　Vblcano ＊　上野直子：東洋大学自然科学研究室　〒112－8606　東京都文京区白山5－28－20 　　　Natural　Science　Laboratory，　Toyo　University，52＆20，　Hakusan，　Bunkyouku，Tokyo，112－8606　JAPAN 　　　E－mail：ueno＠toyonet．toyo．ac．jp ＊＊ _{A　重：綜合開発株式会社地球科学事業部　〒133－0057　東京都江戸川区西小岩1－30－16} 　　　三幸ビル2号館 　　　Sogo　Kaihatu　Co．，　Sanko　Buil．1－3〔L16，　Nishikoiwa　Edogawaku，　Tokyo，133－0057JAPAN ＊＊＊ _{ｪ本清子，八田珠郎：独立行政法人　国際農林水産業研究センター生産環境領域} 　　　〒305－8686　茨城県つくば市大わし1－1 　　JIRCAS，　Agriculture，　Forest　and　Fisheries　Research　Center，1－10hwashi，　Tsukuba，　Ibaraki，3058686 　　JAPAN

1．Introduction 　　The　previous　studies（Ueno，1997：Ueno，2000：Ueno　and　Nakada，2005）reported that　the　rock　magnetic　characters　changed　cyclically　during　the　eruptioll　of　Unzen　in 1991－1995．In　this　study，　additional　experiments　are　reported　to　find　out　the　other characteristics　that　changed　cyclically　during　the　eruption．　Thermal　analysis　of　initial susceptibility，　IRM　acquisition　and　a　new　idea　of　the　investigation　concerned　with　the electron　orbits　are　reported．　The　experiment　with　the　electron　orbits　was　performed　by the　X－ray　photoelectron　spectroscopy（ESCA）． 　　The　new　method　developed　by　Zheng（Ueno　et．　al，2005：Zheng　et．　a1，2005）was applied　to　the　two　of　these　samples　and　compared　with　the　results　by　the　traditional methods． 　　The　pumice　part　of　USDP－1　drilling　core　of　the　depth　in　about　640m（639．10－27 sample）is　also　reported　about　alternating　field　demagnetization，　hysteresis　and　initial susceptibility　change　with　the　temperature．

2．Samples

　　Sampling　sites　of　most　of　the　samples　were　appeared　in　the　previous　report（Ueno， 1997）．Rock　magnetic　studies　such　as　thermal　demagnetization，　alternating　magnetic field　demagnetization　and　hysteresis　parameters　were　reported　in　Ueno（2000）and　Ueno and　Nakada（2005）．Table．1　is　the　result　appeared　in　the　report　of　2005．　Results　of　the paleointensity　studies　by　both　of　the　Thelliers’method　and　Shaw　method　were　also appeared　in　the　same　report　of　1997． 　　Sample　named　USDP　was　cut　from　the　pumice　part　of　USDP－1　drilling　core　of　the depth　in　about　640m．　The　sample　was　belong　to　the　eruption　of　200－500　thousands　years ago　called　the　Old　Unzen． 3．Therma1　Analysis　of　lnitia　1　Susceptibmaty 　　Thermal　analysis　of　the　initial　susceptibility（κ）in　air　was　carried　out　with　KLY－3S Kappabridge　to　find　out　the　change　of　the　magnetic　phases　during　the　ascending　and descending　of　temperature（r）．The　results　are　shown　in　Fig．1－1～Fig．1－7．　Samples　are from　the　bomb　or　lava　during　the　1991－1995　eruption　in　Fig．1－1－Fig．1－6．　Fig．1－7　is　the result　of　the　sample　of　1792　eruption．　Both　of　the　samples　erupted　in　early　or　middle stage　of　the　eruption（Fig．1－1～Fig．1－4）showed　the　reversal　curves　during　the ascending　and　descending　of　the　temperature．　While　the　early　stage　samples　of　Fig．1－1 and　Fig．1－2　showed　the　single∠1κ／A　T　peak，　the　samples　of　the　middle　stage　showed the　double　peaks　in∠1κ／A　T　analysis．　The　samples　of　the　final　stage（Fig．1－5，　Fig．1－6） showed　decreased　susceptibility　after　heating．　It　might　be　caused　by　the　mineral　change at　high　temperature，　such　as　the　mineral　change　from　titano－magnetite　to　hematite．

119 （吟 nON︶品駕莞Z廿旨8㊤⇒已⋮▽㊤］﹂。e﹂。，芭㊤§﹂g。眉㊤臣田Σ．︻Φ田已 Rock　Magnetism　of　Unzen　Vblcanic　Rocks

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　　Differential　analysis　curve（Aκ／AT）showed　the　peak　at　almost　the　same temperature　with　the　Curie　temperature　obtained丘om　the　Js－T　analysis．　DoubIe　Curie temperatures　could　not　have　been　found　in　the　middle　stage　samples，　because・4　Js／AT had　not　been　calculated　to　find　the　Curie　Temperature　in　the　Js－T　analysis． 4．IRM　acquisition 　　IRM　acquisition　and　demagnetization　of　the　raw　sample　and　the　sample　after　heated were　performed　in　applied　pulse　field．　Results　are　shown　in　Fig．2－1－Fig．2－4．　All　were saturated　within　the　applied　field　of　200　mT　Two　of　the　sample　in　1991　eruption（Fig．2－1 ～Fig．2－2）seem　to　have　the　same　simple　pattern　both　in　acquisition　and demagnetization，　The∠1　κ／∠1　T　analysis　curve　of　the　sample　from　the　middle　stage （E202）has　the　drift　in　20　mT　AIso，　that　of　the　sample　from　1792　eruption（U6・17） drifted　much．　These　characteristics　might　be　corresponding　with　the　characteristics　of the　curves　ofκ一T　and∠1κ／A　T　shown　in　Fig．1－1，　Fig．1－2，　Fig．1－3　and　Fig．1－7． 5．Surface　Analysis　by　X－ray　Photoelectron　Spectroscopy 　　The　essential　cause　of　the　magnetic　character　may　due　to　the　energy　of　electron　orbits of　the　Fe．　If　the　rock　magnetic　characters　changed　cyclically　during　the　eruption，　energy of　the　electron　orbits　also　might　change　cyclically　during　the　eruption．　According　to　this idea，　the　binding　energy　of　the　electron　orbits　of　the　Fe　was　measured．　The　experiment was　performed　by　the　X－ray　photoelectron　spectroscopy（ESCA）in　JIRCAS． 　　As　shown　in　Fig．3－1，　the　binding　energy　of　the　Fe2p　was　the　same　with　the　samples　of 　　　　　　　（cont．　on　page　126＞ 　　　　　　Sample：U2－91（eS仙19915．30） 　　　　　　　12 　　　1200 （望＼否盧山） 1000 800 600 400 200 0 0 100 Fig　1－1． ぺ＼． 胃eight Atm《）sphere Applied　field Rate

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　　　　200　　　　　　　　300　　　　　　　　400　　　　　　　　500　　　　　　　　600 　　　　　　Temperature（℃） Thermal　analysis　of　the　initial　susceptibility　on　U2－91（1991） 10 8 ↑り＼已りー

6　4

2 0 一2 700

（b。 ＝_‡山） （b。 w＼°。苧山） 1ZOO 1000 800 600 400 200 700 600 0 0 5 0 0 4 300 200 100 0 0 0 Rock　Magnetism　of　Unzen　Vblcanic　Rocks Sample：E－206（仙NU9106霧氷沢）1991年

ノ

Weight At煩osphere Applied　fi61d Rat6 313㎎．In 300A／m 11℃／min 　　　　　　100　　　　　　　　200　　　　　　　　300　　　　　　　　400　　　　　　　　500　　　　　　　　600 　　　　　　　Temperature（℃） Fig　1－2．’1　hermal　analysis　of　the　initial　susceptibility　on　E　206（NU9106，1991） 　　　　　　Sample：E202（雲仙NU931202）1993年 121 12 10 8 6 4 2 0 2 ⇒ 700 0 Weight Atmosphere ㎏plied　field Rate 　　　　　　可00　　　　　　　200　　　　　　　300　　　　　　　400　　　　　　　500　　　　　　　600 　　　　　　　Temperature（℃） Fig　1－3．　Thermal　analysis　of　the　mitial　susceptib血ty　on　E　202（NU931202，1993） 12 10

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4 2 0 一2 700 」り＼￥⇔ー ト⇔＼s㊥ー

　　800 　　700 　　600 　　500

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7Chag ln　air 300A／m 11℃／min 　　　100　　　　　　　 200　　　　　　　 300　　　　　　　400　　　　　　　500　　　　　　　 600 　　　　　　　Temperature（℃） Fig　1・4．　Thermal　analysis　of　the㎞tial　suscep6b損ty　on　UN－S（NU9410，1993） 　　　　　　　Sample：UN24（雲仙1994年） 700 Weight AttnDsphere APPlied　field Rate ℃

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－／ 一5 25dng 　In　air 300A／拍 11℃ノmin

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0　　　　　　　　100　　　　　　　200　　　　　　　300　　　　　　　400　　　　　　　500　　　　　　　600 　　　　　　Temperature（℃） 　Fig　1－5．　Thermal　analysis　of　the　i皿itia1　susceptibility　on　UN2－1（NU97053，1994） ト勺＼∨勺1

2　0

1　　 1

8　6　4　2　0

ゼ 25 20 15 トリ＼㎏⇔1 　　10 5 0 一5 700

　　500 　　450 　　400 　　350 局　300

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ギ25・ 巴 R　200 　　150 　　100 　　50 　　　0 （匂。_ヶ`叩uu） O O 2 1 0 0 0 1 0 0 8 0 0 6 0 0 4 0 0 2 0 Rock　Magnetism　of　Unzen　Volcanic　Rocks Sarnple：UNI－3（雲仙9705－2，噴火最終ステージ）

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　　　　　　　Ter叩erature（℃） 　F㎏1・6．Thermal　analysis　of　the　initia1　susceptibility　on　UN1－3（NU97052，1994） 　　　　　　　Samp］e：U6－17（雲仙1792年，新焼溶岩） 700 0

ノ

Weight Atmosphere APPlied　field Rate

つ．

308㎎ Inair 300A／m 11℃／min

1。δ　2。。　，。。　、。。　，。。　、。。

　　　　　　Temperature（℃） Fig　l・7．　Thermal　analysis　of　the　initial　susceptibrUty　on　U（与17（1792） 123

8　7　6

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5　4　3　2

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125 Rock　Magnetism　of　Unzen　Volcanic　Rocks OO一 （N nき）卜ε已C。8ヨ昌Φ自讐已㊤で廿冨8ヨ。うロσ目Σ田 　　　　　　　　　（↑ε出田躍逐a▽Φ忌身へ ．寸－N℃吻蛋

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the　1991－1995　eruptions．　Only　the　sample　of　the　1792　eruption　showed　the　smaller binding　energy　than　others．　If　the　binding　energy　is　identical　in　the　eruption　of　the　same time，　it　could　be　useful　to　identify　the　eruption　by　binding　energy．　Additional experiments　are　reguired　for　this　assumption．　Each　of　the　binding　energy　of　the　Fe2p3／2 0rbits　was　calculated　using　the　binding　energy　of　Cls　orbits　as　standard（the　bottom　part of　the　Fig．3－1）．The　result　of　the　wide　spectra　analysis　was　shown　in　Fig．3－2． 　　In　Fig．4－1－・Fig．4・－7，0riginal　data　of　binding　energy　around　Fe2p　orbits　for　each　sample are　shown． 　　X・ray　analyses　to　find　the　difference　in　chemical　composition　between　the　samples were　carried　out，　but　the　differences　could　not　be　found．　Fig．5－1（U6－17）and　Fig．5－2 （E202）are　the　typical　examples　of　the　X－ray　analyses． 6．Paleoiltensity　by　the　New　Method 　　Two　samples　E206（1991）and　E202（1993）were　used　for　the　new　method．　The reason　of　the　selection　was　due　only　to　the　residual　amo皿ts　of　the　samples，　not　to　the magnetic　character　Expected　paleointensity　based　on　the　data　by　observation　at　Unzen in　1991～1993　is　47μT（IGRF90，95）． 　　Zijiderveld　diagram　and　unblocking　temperature　spectra　of　NRM　are　illustrated　in Fig．6－1　and　Fig．6－2． 　　Microscopic　observation　and　backscatterd　electron　images（BEI）by　scanning electron　microscope　of　E202　are　shown　in　Fig．7・1　and　Fig．7－2． 6－1Pαteointens吻by　the　trαdiオionα1　methoels 　　Restllts　of　the　Coe　version　of　the　Thelliersl　method　are　illustrated　in　Fig．8－1　and　Fig． 8－2．Both　of　the　results　are　42μT　and　in　agree　with　the　IGRF　in　ab皿t　10％． 　　Results　of　the　Shaw　method　are　also　illustrated　in　Fig．9－1（a），Fig．9－1（b）and　Fig．9－2． Sample　E206　in　Fig．9－1　showed　different　paleointensity　under　different　TRM temperature．　In　this　case，　change　of　ARM　was　little（ARM2／ARM1＝1．026）but　that　of TRM　was　great．　The　alteration　in　TRM　can　safely　detected　or　corrected　only　by　the thermal　remanent　magnetization．

6－2Pαleoi就ensity　by　the　new疏θ仇oば‘Zheng　met加の

　　Fig．10－1　shows　unblocking　temperature　spectra　of　NRM　and　pTRM　on　E206．　Arai diagram　calculated　from　NRM　and　pTRM　is　also　shown　in　the　bottom　of　the　same　figure． Fig．10－2　is　unblocking　temperature　spectra　of　TRM　and　pTRM．　In　the　bottom，　Arai diagram　was　made　from　TRM　and　pTRM．　Corrected　Thelliers「intensity　was　calculated from　the　ratio　of　intensities　obtained丘om　the　NRM　to　full　TRM．　The　corrected　intensity is　almost　the　same　as　that　of　the　new　method． 　　The　same　figures　of　NRM－pTRM　and　TRM－pTRM　are　illustrated　on　E202　in　Fig．11－1 and　Fig．11－2　with　Arai　diagrarns． 　　In　the　Fig．12－1，　thermal　demagnetization　of　pTRM　obtained　between　200℃～230℃on 　　　　　　　（cont，　on　page　139）

・。

ﾓ8

。。

ﾓ8

Rock　Magnetism　of　Unzen　Volcanic　Rocks 730 Fe2p　1／2

Fe2P

Fe2P3／2

spectra

　　720　　　　　　　710 Bi皿（ling　Energy　［eV］ UNI－3 UN2－1 UN－S

E202

E206

U2－91 U6－17 700 300 　　　296　　　　　　　292　　　　　　　288　　　　　　　284 　　　　　　　　　Bhldi皿g　E且ergy　［eV］ Fig　3－　1．　Binding　energy　of　Fe2p　narrow　spectra 280 127

の言召O Nals 綱♪〆

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U2－91 U6－t7 　　　　　　Fe3P 　Si2sSi2PMg2P A12s

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日目3 3600 3200 2800 2400 　　800　　　　　　　　600　　　　　　　　400 　　　　　　　　Binding　Energy［eV］ Fig　3－2．　B血ding　energy　of　Wide　spectra 200． 　　　　　　　　720　　　　　　　716　　　　　　　712　　　　　　　708 　　　　　　B口1di皿g　Energy［eV］ 　　　　　　　RESULTS 　　Posiヒion　　Height　脚㎞　Shape　aSym　mix　　Area　　Area 　　　　［eV〕　　　　　［counts］　　［eVユ　　　　　　　［counヒS］　　　［k］ 1．　709．542　　　　　　　287　　2．617ユ　　Voユgt　　O．00　0．フユ　　　　　17462　　　14．3 2・71L526　　7474・OO°O　V。↓gt　O・000・09　　78255　64・2 　　　　　　　0．00 　　　　　　　20．93．　　714．512 　　　　　　　240 　　　　　　　4．0000 　　　　　　VOlgt 　　　　　　　O．OO 　　　　　　25457 Sh土rley　　〔2713，2244） Goodness：6［d》ノN］／n　＝　9．204　x10A－1 Fig　4－L　　Original　data　of　binding　energy　in　Fe2p　region　of　U6－17（1792） 0

Rock　Magnetism　of　Unzen　Vblcanic　Rocks 129 口§O 4000 3600 3200 2800 2400 720 718 716　　　　　714　　　　　712 　　　Binding　Energy　［eV］ U2－91 7to 708 RESUI」TS

123

Position 　［eV】 71e．083 712．097 714，771 Height 〔counts］ 　　　162 　　　∈12 　　　122 　FwhT9 　　〔eVl 4，0000 3，2405 3，9834 Shape Voiqヒ Voigt Voigヒ asym　mlx O．00 0．00 0．00 0．00 0．93 0．00 　Area ［counts】 　　15774 　　42918 　　12399 Area 　〔k） 21．9 59．6 17．2 Shirley　　 （31s4t2531） Goodness・δ〔d・／N）／n＝8．696　xlO＾．1 Fig　4－2．　Origina1　data　of　binding　energy　in　Fe2p　region　of　U2－91（1991） 臼§8 4000 3500 3000 2500 720 　　　715 Binding　Energy　〔eV］ 710 RESWLTS 　　POS1ヒlcn 　　　　［eV】 1．　　710、］40 2．　フ12，304 3．　　714．02］ 4　　　717．827 Height 〔counヒsj 　　　480 　　　75フ 　　　676 　　　106 　Fwhm 　［eVl 2．7796 2．1944 3，39E4 3．8939 Shape Volgt Voig［ Voigt Voigt asym　m－x O．OO O．OO O．00 0．00 O．5］ O．97 0，69 1．OO 　Area ［counヒS］ 　　］1972 　　3S678 　　5312S 　　　878S Area 　［t］ 24，i 27．4 40．8 　6，7 Shirley　C3073，23e8） Goodness：　d［d》／N】／n　＝　7．593　x10＾一1 Fig　4－3．　Original　data　of　binding　energy　in　Fe2p　region　of　E　206（1991）

4soo 4000 1 y　35009 8 3000 2500 2㎜ 720 ・t 刀@tli 　715 Bi且【ting　Energア　teV］

E202

710 RESULTS 　　　POSユヒエon 　　　　　［e▽］ 1．　　709．9］L6 2．　　7ユ2．026 3．　　713．864 4．　　716．561 Shirley Heighヒ　　　　Fwhm ［counヒS］　　　［eV】 　　　53ユ　　3．2314 　　1220　　2，7663 　　　619　　2．7422 　　　271　　3，9694 （3248，2217） Shape Voigt Voigヒ Vo±9ヒ Voigヒ asym　Mlx 0．00　　0．OO O．00　　0．95 0．00　0，82 0．00　　1．00 　ltrea ［counLS】 　　45272 　　7293］ 　　38217 　　22S56 Area 　I制 2S．2 40，6 21．1 ］」2．7 Goodness；　d［de／N〕／n　＝　B，922　x10＾－1 Fig　4－4． Original　data　of　binding　energy　in　Fe2p　region　of　E　202（1993） 口旨δ 4500 4000 　　． 3500 3000 2500 7000 720 7i6　　　　　　　　712 　　　B血di皿g　Energy［eV］ UN－S 708 巳〉 RESULTS 　　　POSコ」ヒユon 　　　　　［eV］ 1．　　709．966 2．　712．271 3　．　　　714　．360 H巳ighヒ 〔counts］ 　　　749 　　　e48 　　　428 　　Fwhm 　　〔eVJ 2．8941 2．6914 3．5826 Shape Voig仁 Voigt Volgt asyTn　mlx 0　．00　　0．00 0　rOO　　1．00 0　．00　　0　，02 　Area ［counヒs〕 　　s9396 　　48602 　　4ユ240 Area 　［制 39．8 32．6 27．6 Shirley （ヨ126，2203） Goodness：　θ［dh／Nユノロ　＝　9，463　xコLO＾－1 Fig　4－5． Original　data　of　bi皿di皿g　energy　in　Fe2p　region　of　UN－S（1993）

Rock　Magnetism　of　Unzen　Volcanic　Rocks 131 旦日8 4㎜ 3500 3000 2500 2000 720 〆 　況 ：’奪． 715　　　　　　710 Bimding．E㌔ergy　【eV］ UN2－1 RBSULTS 　　　Posiヒion　　　　　He］．ghし　　　　Fwhm　　Shape 　　　　　〔eV］　　　　　［count8］　　　［eV］ 　ユ．　709．828　　　　　　　607　　2．971］　　Voigt 　2．　712．425　　　　　　1077　　3．3620　　Voigt 　3．　7ユ5．453　　　　　　　338　　4．OOOO　　Voigt Shirley　　　（3043r2164） Goodness：6［d●／N】／n　＝　8、611　x10＾－1 asym．mエx O．00　0，26 0．00　1．00 0．00　0，07 　Area ［counts］ 　　45888 　　77095 　　34602 Area 　【91 29．0 48．8 21．9 Fig　4－6．　Origi皿al　data　of　binding　energy　in　Fe2p　region　of　UN2－1（1994） ロヨ3 4000 3000 2000 720 　　　〉、ち　話7 へ㌔◆ 　　　　　◆、 ・が 　　715 Binding　Eロergy　【eV］ UN　1－3 710 RESULTS

1234

Pos1しlon　　〔eV】 　7ユO．576 　7ユ2．214 　714，369 　717．683 Height ［counts］ 　　　658 　　1］39 　　　699 　　262 　Pw㎞ 　　【eV】 3．4846 2．6357 2．6830 4．0〔レ00． Shape Voigt Voigt VOユgt Voigヒ asym　mユx 0．OO　O．50 0，00　Z．00 0．00　ユ．OO O．00　0，98 　Area 【co岨ヒs］ 　　5448ユ 　　751ユ9 　　39944 　　22254 Area 　［制 28．4 39．ユ 20．8 11．6 Shirley　　（3123，2139） GoodlleSS、凸［d・IN］／n＝8．6B6　x10＾－1 Fig　4－7．　Origina1　data　of　binding　energy　in　Fe2p　region　of　UN　1－3（1994）

7㊤。4鳴」 ⑩埠”OO”一一　一ーΣ領壌ーoDOO〔 （N ｳ卜〔）卜〔－Φ⇒｝oω一αoか一国自』付」－×　．一ー吟⑭停幽 一一 の一℃  ．⊆m門り︹閃O  ．Φ］丙且︹＜ 一  ．＝閃パ℃Oω  ．O↑パ兵］﹂O已く パのΦ＝図閃烏　　．Oμパ「づ切O」〕Φ」 ＜　　．　パOう　 ）　（　閃O ＜　　．　肩の　 ）　（　閃Z 　　　°。Oパの（自4頂 ・ ・ 雨Z） 閃O） Φ』） ㊤吟マ0－OO　・…・・……工T NON一ーoo⌒　．…・・°……レ 寸ρOOOi一〇り　．・………・・口 祈 苦芥H 　　　　　　已あの　 ．Φ↑W■0＝04品＝    ⊂﹄切  ．O●］﹂廿﹀工一L﹂O匡 O﹂O  ．O一︹㎏﹂Φ↑Oパ瞼①［︻o．㊦共 　　　　　　　＝込ω　 ．口ρパ∈O』兵O ロパで　 ．Φ●一﹂﹂ΦSO］吻O自04何※ N寓　∀ 　　　　　マO （　エO） 　　　　　マO 　　　　　マO 　　　　　∀O NΦ」　Φ」 ↑O　uっΦ」 N㊤」i－X N」O㊤」 NΦ』。o実 o 回 ぷ之 ．o D下r．椰 、L」：L ﾆ ．」 1－． 巴　・．や D．．r－－ ・→ …　や ．ご∴．’ 』．．F． 「畠・層叩． ．1．「『－” kP．＋ ．L．・．・．． 賜：こ：苓…’ …テ ．．憂羊”．．’＋ ．．：’：：ニニニ’’・・令 ：「ウ．＋ u：i．．．．1． 斑㊨’零「．＋ 潤@・．ヰ ¥ OOO，Oむ⊃ OOO．O守 OOO．ON 9 e“ ON⇔O‘O［ y↑O－ON ∀㊤マO‘↑一 〇マ一〇‘⑰め ゜。 n°っ？㊤゜で O鴎 OO一 Oロ一 90N O頃N ロレ十●〆 ■ー°山’°占ーペ “－F’入■ーo山 専‘ ［sdつユ ↑Z一出　‥ 柳製罵 頃の…〇一　〇〇〇ー（閃工ー一〇　 … 田製罵 寸N一〇，↑一‘O⊃ 　　申X ミヤ》S マNOO」Φ功コ 　　　↑一‘O⊇    ⊥N入［ 申ミ゜ミ中

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133 Rock　Magnetism　of　Unzen　Volcanic　Rocks 一u。δ閃工 一一”〇一「【一　「ー〉口苫ーOOOO一 （ぐう ｳO中）NON回」Oω一〇りら一閃自宮」ー×　．Nー吟ち幽ぽ　 一 で」O　　．⊂句一〇一㊦O　　．ω↑一」【＜ O］⋮巳Oので㊤﹀］臼司〇一のU＝o∂㊦＝ 廿　　．＝閃一廿Oの 「　　．已閃WOO切 O　　．＝mパ可Oの ．O●↓工］﹂O⊂＜ ．O一パ＝］﹄O⊂＜ ．Φ］パ工声゜糾OC＜

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E202

＼。 After　5mT　AFD 5mT ＋XY　　－｛｝・XZ Fig　6－2． 　　　　　　㈱｜ock｝㎎了e剛｝rature　Sρeotra　of　n閲目 　　　　　　　2ロ5E－Ol　　　　　　4E－3 　　　　　　　＿1　ゆ・已監、δ，… 　　　　　　1　eE－3 　　　　　　ハ　　　　　　　ハ 　　　　　　　き1・5ト・　．．　　＿、i 　　　　　　　l：1託ノ1：：1 　　　　　　2、OE－4 　　　　　　　0．OE剥｛）0　　　　　　0．　OE＋e 　　　　　　O　100　200　T。mpe，杣，｛・解　5°O　am Zijiderve正d　diagram　and　unblocking　temperature　spectra　of　NRM　of　E206 　　　　　　　“，bleck｝㎎　T飼Φr●ture　⑨■etre　of　剛 　　　　　　2．5EイOl　　　　　　2．0ξ一3 　　　　　　1，4E－3＾ 　　　　　　°　1°o　am　T叔8t，，糾c｝sw　am　70° Zijiderveld　diagram　and　unblocking　temperatUre　spectra　of　NRM　of　E202

Rock　Magnetism　of　Unzen　Volcanic　Rocks 135

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Rock　Magnetism　of　Unzen　Volcanic　Rocks 137 TR卜1 u × E202 _ab5戸 　　b 　「 目89 9ρワー8 79B7 _9§4 4つ∀65

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Fig　8・2．　Coe　version　of　the　Thelliers’　method　of　E202 4

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O．O 　Sample：E206－B1，2．Og　　　　　　Sample：E206－B亘 　　　　　　　3．5 　　　　　　　3．O 　　　　　　　o 　　　　　　　OmT 　　　　　　　OmT Han＝46μT 　　　　　　　2、5 　　　　　　　5mT　　　　　　　　o　　　　　　　10mT 　　　　　　l2・°

        y−。⑨18x ‖ ’・’ ，：，， 1．。。6x

　　　　　　　LO 　　　　TRM＝TRM（400°C・OuT）　　α5 　　　　　　　50mT

100mT

　　　　　　　O．0 　　　　05　　　　　　　1．0　　　　　　　1．5　　　　　　0．0　　　　　10　　　　　2．0　　　　　3．0　　　　　4．O 　　　　　TRM／NRMO　　　　　　ARM2AgRMO 　　　Fig　9－1（a）．　Results　of　the　Shaw　method　of　E206　with　TRM　at　400℃ 　Sample：E206－B　1，2．Og　　　　　　Sample：E206－B　1 　　　　　　　3．5 　　　　　　　3．O 　　　　　　　o 　　　　　　　OmT　　　　　　OmT I｛anニ265L↓T 　　　　　　　2．5 　　　　　　　0 　　　　　　　5mT 　　　　　　IO皿T 　　　　　　　2 　　　　　　　2，0 　　　　　　　　10mT　　　　　　　　ζ 　　　　　　　ピ 　　　　　　　目 　　　　　　　L5 　　　　　　　v＝LO32　x 　　　　　　yニ0530x　　　　　　　　　Lo

　　TRM＝TRM（500°C，50u

　　　　　　　O．5 　　　　　　　50mT

_lOOmT

　　　　　　　O．O 　　　l・0　　　　　　　2・0　　　　　　　3・0　　　　　　0．0　　　　　1．0　　　　　2．0　　　　　3．0　　　　　4．O 　　　　　TR酬RMO　　　　　　　ARM2／NRMO 　　　Fig　9・1（b）．　Results　of　the　Shaw　method　of　E206　with　TRM　at　500℃

Rock　Magnetism　of　Unzen　Vblcanic　Rocks 139 　　E206　is　illustrated．　If　all　the　domains　are　single，　A　pTRM／∠1　T　does　not　spread　out　from the　temperature　range　of　pTRM．　In　this　figure，　pTRM　tailed　out　for　about　90℃from　230℃． 　　Fig．12－2　is　the　same　figure　on　E202．　PTRM　attached　between　450℃－480℃was thermal　demagnetized．　The　tail　spreads　out　for　about　40℃． 　　As　the　traditional　Thelliers’method　requires　single　domain　with　no　tail，　correct intensity　could　not　be　obtained　from　these　two　samples　with　tails． 　　Summary　of　paleomagnetic　intensity　by　the　new　method（Zheng　method）are　listed　in Table　2（E206）and　Table　3（E202）．The　bomb　sample（E206）laid　and　cooled　directly　on the　ground　showed　42μT，　and　the　spherical　slided　dome　lava　sample（E202）of　2m　height not　affected　so　much　by　the　ground　rock　showed　45μTAs　the　precise　imtensity　can　be obtained　from　the　new　method，　the　difference　from　IGRF　of　47　pt　T　represents　the　difference of　the　rock－contributed　field． 7．Magnetic　characters　of　the　drilling　core　pumice 　　The　pumice　part　of　USDP－1　drilling　core　of　the　depth　in　ab皿t　640m　was　numbered　as USDP（or　uncore　or　UNC）． 　　In　Fig．13，　results　of　hysteresis　analysis　by　vibrating　magnetometer　and　alternating field　demagnetization（AFD）are　shown．　From　the　calculation　of　the　hysteresis parameters，　it　is　plotted　in　pseudo　single　domain　region　in　Day　Plot．　NRM　decreased　to less　than　haIf　in　10　mT　The　rapid　decrease　of　NRM　suggests　the　maglletic　components are　unstable． 　　Thermal　analysis　of　the　initial　susceptibility（κ）in　air　was　carried　out　to　find　out　the unstable　reason．　The　results　are　shown　in　Fig．14　and　Fig．15．　Fig．14　showed　the　unstable 　　　　　　　（cont．　on　page　147） 　　　　　　Sample：E202⇒B　l，1．9g　　　　　　　Sample：E202－Bl 　　　1．2　　　　　　　1．0 LO 0．8 0．6 0．4 0．2 0．0 0，0 ＝＝S8．2pT 　　TRM　TRM（550°C．50u「1． 100rnT 0．5　　　　　LO

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L（ Fig　9－2．　Results　of　the　Shaw　method　of　E202

       ．口﹂㊦浸5唱烏ξ工］写P ΦON国］O§﹄、廿口田菱﹄［＞O閃おO①αロ堕㊤﹂コ一閃﹂㊤ユ日O］切口還02ρ自コ

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141 Rock　Magnetism　of　Unzen　Volcanic　Rocks 　　　　　　　．【已d」蜘口…唱百㎏＜田写 NON鋼︸O目］ごで已閃∼口［﹄O閃担OΦOoり①﹂ヨ付﹄ΦO日Φ一bρロ理OO一﹄ロコ 　　　　　　　（還く｛良望5°う 　　O，O　　　　　　　　O．の　　　　　　　　O．㊥　　　　　　　　O，．管　　　　　　　　O、N　　　　　　　　O，一 ．N－＝切田 O，O O （in）P阿。ePSd 8　　　R 8 8↑ 金這　　Ω活　　9∋　8マ 日き層く 　（O°§呂昌§↑ ●マ　§　　9再 9＆　8P　8↑　8 O O，O N，O マ．O 。6㌔

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pTRM　loss　during廿hermal　dcmagnetization 　　　　　　　　Sample：E206 0．20 0．16 　　　2　　　　　　　8 　　　」　　　　　　0 　　　0　　　　　　0 （日、S。。民§ξ－蚕㌦ O．04 0，00 0

Hlab＝500uT

50 100 一Blocking　Temp． 一◎－@P丁RM＿remaining －Q－一　δpTRM」oss／δT 150　　　　200　　　　250 TemperatUre（°C） 300 350 400 0，000 宕＼ωの三」差↑ε 　　　　　　PSD－like　grains　dominant 　The　behaviour　of　p　［RM　loss　during　thermal　demagnetization　shows　t｝le　difference between　unblocking　temperature（T．．｛ub｝）and　blocking　temperature（T」b｝，given temperature　intervals），　E206　specimen　was　used　to　acquire　a　pTRM（T＿｛i＋1｝，T」i｝， H＿｛1ab｝）（cooljng　from　T＿｛i＋1｝to　T＿｛i｝in　arthicia1　field　H＿｛lab｝＝500　uT，　then　in　zero field　when　TくT－｛i｝），　and　then　thermal　derriagnetization　was　perforrned　to　obtain　itS unblockmg　teniperatufe（T－｛ub｝）dis廿ibudon、　Here　the　blocking　temperatUre（T－｛b｝）is equal　to（T＿｛i＋1｝，T＿｛i｝）． 　　　　　　　Fig　12－1．　pTRM　loss　during　thermal　demagnetization　of　E206 pTRM　loss　during　thermal　demagnet立a60n 　　　　　　　　　Sample：E202 0．25 0．20 　　　5　　　　　　　0 　　　4－　　　　　　－ 　　　む　　　　　　　む （ε≧Oc三句§」プαト己 0．05 0．00 H　lab＝500uT　一 　　　　Blocking　Temp． 黹ﾌト　pTRM＿rema　i　n　i　ng 黷ｭ〉一　δpTRM」oss／δT 0，006 O，005 O，004 O，003 O，002 O，001 0，000 350 400 _{450　　　　　500} Temperature（℃） 550 600 ト勺＼器旦i差トOQ Fig　12－2．　pTRM　loss　during　thermal　demagnetization　of　E202

Rock　Magnetism　of　Unzen　Volcanic　Rocks 143 ange G（°C） 。1 P　　2 aeO＿lntenSlty　U Sample

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Plateau　lCorrected　　1 eliabnit E2°6’I　PSDlik

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1，　1　” ” _{0，823 40　±　　5　139　土　　1} E206－3 ，r　　　l　　，1　「 「「 ’， ll ，’ 0．821　　　［0．98～1．08141　±　　6139　土　　4　　　‘ E206－4 ，「 @　l　ll

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E206－5 PSD－lik 5 40 350 40～35q　3　1　　0．964 0．73～0．87 34　±　1

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E206－6 「1 け 1， _{@　10～35（i4　1　　　0．857} LO5～L41 42　～54 41±　4 E206－7 「1 Il “　　　　　　　　　II @！ il　50－35q．5 0，874 0．88～1．41 36　〜60「「 43　▲　2 E206－8　　　1 II II

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sotal　‘　　　　　‘ 144　士　81 41　±　4． i 1 Notes：N：Number　of　intervals　from　which　apparent　plateau　paleofield　was　estimated，　AFD：Strength　of　AF　dem 　　　　　H」ab：a　laboratory　field　to　produce　TRM（a　artificial‘’NRM”）for　the　correction　of　magnetostatic　interac 　　　　　pTRMl：acquired　during　lst　RUN　for　”pick－up”　apparent　paleointensity．pTRM2：acquired　during　2nd　Rl 　　　　　grain’s　interaction．Reliability：E（excellent），　G（good）．　R（reference）． Table　2．　Summary　of　paleomagnetic　intensity　of　E206　by　the　new　method

1

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1　0．946 0．25～L50 ll2 ～61μ4 ±31 E202－2 ，， ，1 ，■ ll ，，　　　i ”　1_{（　0．950 0，68～L47} 30 ～6244 _±21 E202－3 ，1 ，1 ，● 閥 n　　　　’ “　． _0，991 0．77～L32　　「 36 ～6847 ±4・

E2024

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E202－5 ll ” ” ” ll 1， 0，946 0．63～1．45 31 _～6645 　　　ラ

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E202・6 ” “ ■， ，， 200～540、 7 0962 0．38～1．36 21 _～6247 ±4！．．

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16 40 _土12［45 ±1i　　　I E 1 Notes：N：Number　ofintervals　ff）m　which　apparent　plateau　palcofield　was　estirnated　AFD：Strer｝gth　ofAF　demagnetization　pre－treatT 　　　　H」ab：a　laboratory　field　to　produee　TRM（a　artificial”NRM”）for　the　correction　ofmagnetostatic　intcraction　effect． 　　　　pTRM1：acquired　during　l　st　RUN　fbr　”pick・up”apparent　palcointensity．pTRM2：aequired　during　2nd　RUN　fbr”correction”of 　　　　grain，s　interaction．　Reliability：E（excellent），　G（good），　R（ref已㎝㏄）． Table　3．　Summary　of　paleomagnetic　intensity　of　E202　by　the　new　method

エ∩°りD甘ロエく廿5・ゆ窃上閃ロ閃・・笏㊤」理採＝　．．う一℃⑮筐 Z

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145 Rock　Magnetism　of　Unzen　Volcanic　Rocks

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@　　5

0 一5

Rock　Magnetism　of　Unzen　Volcanic　Rocks 147 curves　under　450℃．Aκ／A　T　peaks　were　also　changeable　under　450℃．The　curves　up to　the　550℃and　650℃（Fig．15）showed　decreased　susceptibility　after　heating．　That might　be　caused　by　the　mineral　change　during　the　experiments． 8．Results　and　Conclusions 　　Graphic　curve　of　the　temperature　dependence　of　the　initial　susceptibility（κ）shows change　with　time　in　the　1991－1995　eruptions　of　Unzen．　In　the　demagnetization　of　the isothermal　remanence　magnetization（IRM），the　change　might　be　probable　during　1991－ 1995．Surface　analysis　by　X－ray　photoelectron　spectroscopy　revealed　the　same　binding energy　of　Fe2p3／20rbit　on　these　1991－1995　samples．　But　that　of　the　1762　eruption seemed　to　have　the　different　binding　energy．　Paleointensity　determination　by　the　new method　developed　by　Zheng　was　successful　on　the　recent　Unzen　volcanic　rocks．　E206 erupted　in　1991　showed　42±1μT，　and　E202　erupted　in　1993　showed　45±1μTパn regard　to　the　expected　intensity　of　47μT（IGRF　90，95）．　Difference　from　IGRF　can　be explained　by　the　accuracy　of　the　new　method．　The　new　method　can　show　the　individual local　magnetic　field　condition　of　the　sample． 　　The　sample　of　the　Old　Unzen　pumice　obtained丘om　the　drilling　core　at　about　640m depth　showed　quick　decay　in　alternating　field　demagnetization．　Susceptibility　varied during　the　temperature　analysis　that　might　be　caused　from　the　chemical　change　of　the speclmen．

Ac㎞owledgements

　　We　are　grateful　to　Dr．　Hideo　Hoshizumi　of　Geological　Survey　of　Japan　for　providing the　core　sample　obtained　by　the　International　Continental　Scientific　Drilling　Program （USDP－1）．Sample　erupted　in　1792（U6－17）is　a　gift　from　Dr．　Mitsuko　Ozima．

References

Ueno，　N．（1997）Preliminary　report　on　geomagnetic　paleointensity　study　of　historic 　　volcanic　rocks　in　Kyushu　Japan．　J．　Toyo　Univ．　General　Education（Nat．　Sci．），41：19－38． Ueno，　N．（2000）Preliminary　investigation　of　the　rock　magnetic　variation　during　the 　　recent　eruption　at　Unzen．　J．　T（）yo　Univ．　General　Education（Nat．　Sci．），44：71－81． Ueno，　N．，　Z．　Zheng　and　S．　Sato（2005）．　Rock　magnetic　properties　of　an　An－ei　Lava，　in 　　Sakurajima　Volcano　一　Application　to　experimental　study　of　geomagnetic　paleointensity－ 　　J．Toyo　Univ．　Natural　Science，49：111－121．O Ueno，　N　and　S．　Nakada（2005）．Variation　of　rock　magnetic　properties　during　the 　　1991－1995eruption　at　Unzen，　Japan．　J．　Toyo　Univ．　Natural　Science，49：123－137． Zheng，　Z．，　X．　Zhao　and　N．　Ueno（2005）（in　Japanese）（鄭、趙，上野　）テリエ法実験 　　における強磁性粒子の非理想挙動の検出と補正．地学雑誌，114（2）：258－272．

要旨

上野直子・鄭　重・根本清子・八田珠郎：雲仙火山岩の初期帯磁率と等温残留磁化の温度

依存性，X線光電子分光による表面分析，および新法による古地球磁場強度の測定

　著者らは雲仙普賢岳の溶岩（1991－1995）の岩石磁気の研究から，噴出時期により磁性

の変化があることを指摘したが，今回は初期帯磁率の温度変化・IRM獲得と消磁・X線

光電子分光による表面分析によるFe電子軌道の束縛エネルギーが噴出時期により違うか

どうか実験した．また，新しい測定法（鄭法）で古地球磁場強度を求めて，従来の結果と

比較した．

　初期帯磁率の温度変化は，初期・中期・後期でグラフの形が異なった．初期・中期の違

いはIRM獲得後のパルス消磁実験結果にもあるように見える．

　X線光電子分光による表面分析によるFe2p電子軌道の束縛エネルギーは1991－1995雲

仙普賢岳の溶岩については同じ値である．しかし，1792年のいわゆる新焼溶岩の値はわ

ずかに違っている．同一噴火では電子軌道の束縛エネルギーが同じであるという仮説が正

しければ，束縛エネルギーの差で岩体の噴火時代区分が可能になる．束縛エネルギーの研

究を進めると地質学・岩石学の分野で新しい情報が得られることが期待できる．束縛エネ

ルギーの違いの原因を調べるためにX線分析も行なったが，特に違いは見つけられなかっ

た．

　雲仙火山科学掘削岩石試料（USDP－1）のうち640mあたりの古期雲仙火山軽石につい

て交流消磁，初期帯磁率の温度変化，そしてヒステリシスを測定した．この古期雲仙火山

軽石（USDP）は交流消磁では1000e（10　mrl）の低磁場でNRMが半分以下になった．こ

れは安定な残留磁化が少ないためであり古地球磁場研究用には向いていない．初期帯磁率

の温度変化でも，450℃以下では昇温と降温のカーブの差が最高温度毎で違い，温度変化

中に磁性鉱物に変化が起きていることがわかる．なお，このUSDP試料のヒステリシス

から得られた（Hcr／Hc）＝2．6と（Mrs／Ms）＝O．1をチタノマグネタイトのDayダイア

グラム上にプロットすると，擬似単磁区構造の領域で，かつ1991－1995雲仙普賢岳の溶岩

の分布範囲内に位置する．

　新しい測定法（鄭法）で古地球磁場強度を2試料について求めた．期待値（IGRF90，

95）47μTに対して45±1μTおよび42±1μTが得られた．45μTのE202は直径約

2mのドーム溶岩落石の直接地面に接していない部分から採取したのに対して，42μTの

E206は火山弾で高温のうちから地面に接していたと考えられる．一般に個々の路頭の磁

場がIGRF値と一致するとは考えにくい．従来のテリエ法では大まかな値としてIGRFに

近い値がでるが，鄭法では個々の路頭の磁場の値を求めるとができたため，IGRFとの差

がでたと考える．また，この2試料のデータをもとにShaw法や従来のThellier法の問題

点を指摘した．