]追加された行はこの色です。削除された行はこの色です。[#h980f6a3]外部磁場に対する物質の反応の物理は広く研究されている。常温での岩石磁気分析では、次の2つのトピックスを取り扱う。(1)主に強磁場を用いた、強磁性鉱物の分析、(2)磁気異方性。多数の参考書があるため、ここでは地学への応用と最新の研究動向を念頭に、やや主観的な記述を行っている。そのため批判的に読んでいただくことが望ましい。測定方法は別の章に記載する。温度は特に断りがない限り室温と考える。[#l6776316]強磁場中の振る舞いは比較的単純な原理で理解できる。このため、堆積物や岩石に対しても強い磁場をかけることで、含まれる強磁性体の特徴を知ることができる。磁場中の磁性体の振る舞いは磁気ヒステリシス曲線で表現される(図1)。:図1|模式的な磁気ヒステリシス曲線.#ref(vsm_hys.png,zoom,20%)強磁性体に磁場'''H'''を印加すると、磁化'''M'''はまず'''H'''とともに増加し、あるところで飽和する。'''H'''を印加した後に減少させると、'''H'''がゼロに戻っても'''M'''はゼロにならない。磁場がゼロの時の磁化を残留磁化と言う。'''H'''を逆向きにかけていくと同様なことが起こるが、続いて磁場をゼロにすると逆向きの残留磁化を獲得する。それだけでなく、'''M'''が飽和していない場合は一般に、同じ'''H'''の条件でも、'''H'''の履歴に依存して観測される'''M'''が異なる。このように'''M'''が履歴に依存する現象を、磁気ヒステリシスと呼ぶ。磁気ヒステリシス自体は非常に古くから知られており、個々の磁性鉱物の特性からマクロなヒステリシスを導く物理(順問題)はおおむね確立している。実際にこの順問題を解くには、後で見るように最低でも個々の粒子の形状と向きを知る必要がある。そのため、第一原理から現実の試料の磁性を予言することは、技術的には依然として挑戦的なテーマである。天然試料の磁気解析は多くの場合、マクロな測定からミクロな情報(磁性鉱物の種類や量など)を推定する逆問題であって、解析的な解は得られない。そのため、近年の機器の発展を背景に、より一層詳細な測定が行われ、新奇なパラメータの組み合わせなど、解析手法の理論・実験的研究が今でも活発に行われている。curveを中心に、試料の全体的な特徴を表す方法について解説する。応用編では逆問題的な発想に立ち、多数の成分の足し合わせとして個々の試料の磁性を説明する方法を見る。最近では、測定の高速化とそれに伴うデータの蓄積を背景に、物理原理ではなくデータ科学的観点からも試料の特徴づけが行われている。統計解析編でこれについて簡単に触れる。個々の磁性鉱物の磁気的性質の起源(鉱物磁気学とも呼ばれる)については基本的な未解決問題も多い。[#wcae310f]自発磁化は対称性を破っていることが明らかであったため、磁気異方性も非常に古くから関心を集めてきており、その物理的理解はおおむね確立している。実用上も、磁気は試料内部に非破壊で浸透することができ、マクロな試料の異方性測定に適している。磁気異方性のアイデアはシンプルである。地質試料のような磁性物質の濃度の薄いものに関しては、試料の磁性'''''X'''''は、個々の構成粒子の磁性'''''x'''''の足し合わせ(積分)とみなすことができる。\theta})である。これは当たり前のようであるがそうではなく、例えば電気伝導度では導電体の連結度が問題となる。上の式の成立は、磁気が古典的に遠隔力とみなせることを背景としている。磁気異方性は基本的には'''n(''θ'')'''を求める測定であると言える。磁性Xとして様々なものを使うことで、試料に含まれる粒子のうち特定の性質を持つものだけを強調できる。異方性の順問題もほぼ確立しているが、やはり第一原理から現実の試料の磁気異方性を予言することは技術的に難しい。磁気異方性と同等の精度で粒子の向きを知る手段が極めて限られていることが課題である。これにより逆問題としても「答え合わせ」が困難である。結果的に、磁気異方性の解釈も大雑把なものに留まったり、妥当性の評価が難しい場合が多い。強磁性体分析と違い、異方性測定の技術的な発展・解析方法の工夫はほとんど止まっており、次のブレークスルーが待たれる。[#w4334543]ある試料について考えるとき、まず第一に思いつくのは試料が全体としてどのような磁性を持っているか(強/弱、安定/不安定など)であろう。岩石や堆積物は明らかにさまざまな鉱物の混合物なので、「全体として」の性質にどこまでの意味があるのかは慎重に考える必要がある(後の応用測定編を参照)。それでも、地質学的に似通った成因を持つ試料同士の間では、磁性が(不均質性も含めて)似通っていると想定することは大きな間違いではないことが多い。この場合、たとえ物理的な意味があやふやな仮想的な量であっても、全体としての性質、として与えられる量を比較することは妥当である。なんといっても、混合物の詳細な構成まで考えてしまうと測定自体も得られる結果も複雑になり、測定時間がかかったり容易に解釈できなかったりする。シンプルな量で試料を代表させるという試みは、実用上決して馬鹿にできないものである。plot、S比、kARM/IRMと呼ばれる測定・解析方法を紹介する。試料としてはランダムな向きを向いた全体的には等方的な粒子集団を考える。'''H&subsc(rc);'''と呼ぶ。値が利用される.ここでなぜHrcをHcで割るか疑問に思うであろう。plotのセクションで説明する。残念ながら、含まれる鉱物の総体積がおおよそでも分からない限り、'''M&subsc(s);'''の値から直ちに鉱物種を特定することはできない。鉱物種を独立に求められれば、'''M&subsc(s);'''の値から試料中の磁性鉱物の体積濃度を計算することができる。その他のパラメータは鉱物種の他に、結晶の粒径や外部磁場に対する向き、内部応力などに様々な程度で依存する。このことは逆に高度な解析を可能にしている。鉱物種に加え、磁区構造に強く依存し、これは粒径に密接に関係している。鉱物種と磁区構造に依存する。マグネタイトの保磁力は数十mTであるのに対し、ヘマタイトの保磁力は数百mTに達する。SD粒子の残留磁化は単純に容易軸に沿っていると考えられるため、SD粒子集団のヒステリシスは粒子集団の配列の幾何学で決まる(''図2'').例えば、細長いSD粒子では残留磁化状態では各粒子は伸長軸に沿って磁化Msを持つ。向きがランダムな粒子集団を考えると、印可磁場と平行でない磁化は相殺される。(\theta))と書ける。H/N)すなわち,'''H'''の増加とともに磁壁が移動し,'''M'''は傾き1/Nの直線に沿って増加し,粒子全体が同一方向に磁化されてしまったところで飽和磁化Msが達成される.これでは磁気ヒステリシスが現れないが、実際には,不純物や内部応力のために磁壁の移動は多くのエネルギーの障壁を超えなければならず,'''H'''の増加時は'''M'''は低めに,'''H'''の減少時は'''M'''は高めになり,磁気ヒステリシスが現れる.磁壁の移動に伴うエネルギー障壁は、単磁区粒子の磁化を回転させるのに必要なエネルギーより小さい。al.(1977)による以下の実験に基づいている。単磁区粒子は上で述べたように解析的に決まるので、多磁区粒子について考える。この際には反磁場の効果を分離し、内部磁場に対する応答を考えるとよい(反磁場は粒子形状に依存するため、このほうがより本質的な物性量である)。\frac{M}{H})で定義する。