地質環境長期安定性に関する研究とLA-ICP質量分析法による年代測定

Research report on long-term stability of geological environments and LA-ICP-MS-based age dating

横山 立憲   ; 三ツ口 丈裕 ; 末岡 茂   

Yokoyama, Tatsunori; Mitsuguchi, Takehiro; Sueoka, Shigeru

近年、SIMSやLA-ICPMSなどの発展により、数十m以下の分解能で高精度な年代測定が可能になった。例えば、LA-ICPMSによるU-Pb年代測定法は、ジルコン, アパタイト, モナザイトといったU濃度が高い重鉱物から比較的U濃度の低いカルサイトまで、適用できる鉱物種が拡がりつつある。このような微小領域年代測定法により、岩体を構成している微小鉱物及びその内部に見られる累帯構造の年代測定が可能になり、その結果、鉱物を形成した起源物質の経時的な組成変化が解明され、更に熱履歴を復元できる可能性がある。日本原子力研究開発機構東濃地科学センター 土岐地球年代学研究所では、高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する技術開発の一環として、地質環境の長期安定性評価に係る編年技術の整備を進めている。地質環境の長期的な変遷の解明には、複合的な年代学的アプローチが重要となる。本発表では、特に地質環境の長期安定性評価に係る研究開発として、カルサイトや若いジルコンのU-Pb年代測定及びテフラ同定のための元素分析について、その整備・開発の現状と今後の展望について紹介する。

In recent years, it has become possible to carry out high-precision microscale age dating of geological samples using developed micro-analytical techniques such as SIMS, LA-ICP-MS, etc. Application of LA-ICP-MS-based microscale U-Pb dating is extending from U-rich heavy minerals such as zircon, apatite and monazite to U-depleted minerals such as calcite. This kind of method enables age determination of several types of mineral grains occurring within rock bodies, and thereby reveals chronological changes in chemical composition of source materials from which the minerals were crystallized, with some cases in which thermal history of the crystal formation system can be reconstructed. For research and development of geological disposal techniques for high-level radioactive wastes, we develop and facilitate geochronological dating techniques for evaluation of long-term stability in geological environments, at Tono Geoscience Center, Japan Atomic Energy Agency. In our presentation, we introduce the current status of our development for research on long-term stability of geological environments, U-Pb dating of calcite, U-Pb dating of young zircon and trace element analysis by using LA-ICP-MS.