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東濃地科学センターにおける火山ガラスの化学組成分析手法; EPMAを用いた主要元素分析及びLA-ICP-MSによる微量元素分析

Analytical method for chemical compositions of volcanic glasses in Tono Geoscience Center; Quantitative measurements of Major Elements by using EPMA and Minor Elements by LA-ICP-MS

鏡味 沙耶  ; 横山 立憲  ; 梅田 浩司*

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

高レベル放射性廃棄物やTRU 廃棄物の地層処分において長期的な安全性を確保するために、地質環境の長期安定性を評価し、地質変動の将来予測をすることは重要である。特に、第四紀(約260万年前$$sim$$)の地質イベントに対して年代を把握することは必要不可欠であり、その手法として放射年代測定が用いられることが多い。しかし、放射年代測定に供する地質試料が得られない場合もあり、それを補完する方法として、火山砕屑物(テフラ)を年代指標とした編年技術(テフロクロノロジー)が用いられることがある。テフロクロノロジーは、火山活動が活発な日本列島において特に有効な技術である。テフロクロノロジーでは、テフラの特徴を把握することが重要であり、その構成鉱物種や火山ガラスの形状、主要・微量元素の化学組成を得ることで起源(給源)の推定や広域に分布するテフラ同士の比較(対比)が可能となる。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、テフロクロノロジーに必要な化学組成分析の技術整備を実施しており、電子プローブマイクロアナライザを用いた火山ガラスの主要元素化学組成の分析手法に加え、レーザーアブレーション装置を試料導入系として備えた誘導結合プラズマ質量分析装置を用いた微量元素化学組成の分析手法を整備した。本稿では、その前処理及び測定手法について報告する。

To make a contribution to safety assessment for geological disposal of high level radioactive and/or TRU waste, we need to assess long-term stability of geological environment and predict long-term changes of geotectonic events that will occur in the future, especially for Quaternary period ($$sim$$ 2.6 million years ago-present). In the most case, we investigate chronological data of geological events by radiometric dating. When some geological samples have no objects to which radiometric dating method can be applied (e.g., zircon, biotite, wood fragments and plant residues), we can use tephrochronology, which is geological dating method using each layer of tephra (erupted volcanic ash), for dating of geological layers. This chronological method is essential in Japan, where volcanism is very active. Tephra is usually characterized by petrographic characteristics and/or chemical composition (mainly major elements) of volcanic glasses and/or minerals in tephra. In Tono Geoscience Center (Japan Atomic Energy Agency), we develop an analytical technique of chemical composition including trace elements of volcanic glasses for detailed tephra identification. In this paper, we report a sample preparation procedure and analytical methods of chemical compositions of individual volcanic glass shards by using an electron probe microanalyzer and a laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometer.

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