An Analytical technique of trace elements using LA-ICP-MS for tephra identification

テフラの同定に向けたLA-ICP-MSによる微量元素濃度測定法

鏡味 沙耶   ; 横山 立憲   ; 梅田 浩司*

Kagami, Saya; Yokoyama, Tatsunori; Umeda, Koji*

テフロクロノロジーは、第四紀(約260万年以降)の地質年代測定手法の一つであり、放射性炭素年代測定法とともに一般的に用いられる。テフラ(火山砕屑物)は地層の堆積年代に制約を与えることができるため、ごく短時間に広範囲に降り積もる広域テフラのデータを包括的にまとめることは地質の年代層序学において重要である。テフラの同定は、岩石学的特徴やテフラ中の火山ガラスの形状、それらの主要元素などを用いて行われてきた。近年、火山ガラスの主要元素において差異が見られないが異なる微量元素をもつテフラが報告されている。主要元素だけでなく微量元素も比較することでテフラを同定することが重要であるが、テフラに含まれる火山ガラスの微量元素組成は未だ報告例が少ない。本研究では、レーザーアブレーション装置を備えた誘導結合プラズマ質量分析法(LA-ICP-MS)を用い、火山ガラスの微量元素濃度測定を日本原子力研究開発機構東濃地科学センターで実施した。われわれは、ケイ素を内標準元素とし、NIST SRM 612と614を用いた2点検量線法を適用した。Aso-4, 姶良テフラ(AT), 阿漕テフラを対象とし、41元素の分析を行った。テフラ同定に特に用いられる元素(Rb, Sr, Y, Zr, Ba, La, Ce)に関して、Aso-4, ATの分析結果は、約10%以内で先行研究の報告と一致した。この手法を用いて、これまで報告例のない阿漕テフラの微量元素濃度測定を実施し、それと対比されているZnp-大田テフラの希土類元素パターンと一致した。本研究の火山ガラスの微量元素濃度分析手法は、第四紀の地質年代測定において重要であるテフラの詳細な同定に貢献すると考えられる。

Tephrochronology is one of the geochronological techniques for Quaternary and generally used as well as radiocarbon dating. A catalogue of wide-spread tephras provides fundamental criteria for the establishment of a regional chronostratigraphy. Tephras have been identified by petrographic characteristics, types of volcanic glass shards in tephra, and major elements compositions of them. Major element analyses of volcanic glass shards are usually carried out by EPMA. Recently, it has been reported that the some tephras which were quite similar to others in major element compositions were distinguishable by trace element compositions. Although trace element data of volcanic glass shards are important for tephra identification, the data are still lack in a catalogue of wide-spread tephras. To measure trace element abundances of the glass shards, laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS) is a powerful method because individual glass shards can be analyzed. In this study, we performed trace element analysis of tephras using LA-ICP-MS at Tono Geoscience Center, JAEA. We analyzed the concentration of 41 elements with the internal standard element of Si and two calibration standards of NIST SRM 612 and 614. Three tephra samples were prepared: Aso-4, Aira-Tn (AT), and Akogi (identified to Znp-Ohta) tephras. While a fused glass bead of Aso-4 was prepared, the others were mounted on epoxy resin. In Aso-4 and AT tephra samples, the concentrations of trace elements (Rb, Sr, Y, Zr, Ba, La, and Ce), by which tephras are especially identified, were consistent with those in the previous studies (RSD:10%). We obtained the pattern of trace element compositions of Akogi tephras, which was similar to that of Znp-Ohta tephras. This analytical method will contribute to establish the detailed catalogue of tephras.