Multi-OSL-thermochronometry using deep borehole core for thermal history over 0.1 Myr in Rokko Mountains

大深度ボーリングコアを利用した光ルミネッセンス熱年代法による六甲山地の10万年スケールの熱履歴推定

小形 学 ; King, G. E.*; Herman, F.*; 山田 隆二*; 小村 健太朗*; 末岡 茂   

Ogata, Manabu; King, G. E.*; Herman, F.*; Yamada, Ryuji*; Omura, Kentaro*; Sueoka, Shigeru

光ルミネッセンス(optically stimulated luminescence: OSL)熱年代法は、閉鎖温度にして数十度以下の超低温領域の熱史を推定可能とするOSL年代測定法の応用手法であり、深度にして数百mオーダーの削剥史復元への利用が期待できる。OSL熱年代法の適用は、ルミネッセンス信号が数十万年で飽和するため、露頭試料においては削剥の速い地域に制限される。しかし、大深度ボーリングコアを用い、ルミネッセンス信号が飽和していない深部の試料を利用することで、削剥速度の遅い地域にも適用できる可能性がある。本研究では、防災科学技術研究所が六甲山地で掘削した「甲山」コア試料にOSL熱年代法を適用した。六甲山地は、先行研究より0.1-1mm/yr程度の削剥速度が予想される。甲山コアの全長は1,313mであり、408, 642, 818, 1048m地点の試料の測定を行った。全試料のOSL熱年代測定の結果は、約10万年前から現在まで大きな温度変化がないことを示した。この結果は六甲山地の削剥速度と整合的であるため、大深度ボーリングコアを用いることで削剥速度が遅い地域に対してもOSL熱年代法を適用できる可能性が示された。今後は、OSL熱年代測定結果から削剥速度を推定する手法を開発する予定である。

Optically stimulated luminescence (OSL) thermochronometry is a tool for constraining cooling histories in low-temperature domains (several tens of degree Celsius) during the past 10-100 kyr. This method is currently applied only to rapidly denuded regions (about 5 mm/yr), because luminescence signals in slowly denuded regions saturate before the rocks are exhumated to the surface. However, cooling histories in slowly denuded regions may be constrained if unsaturated samples are obtained from deep boreholes. We applied multi-OSL-thermochronometry to the deep borehole core drilled at the Rokko Mountains, Japan, where slow denudation rates (0.1-1.0 mm/yr) are expected from previous studies. We used the Kabutoyama core collected by National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience. The total length of Kabutoyama core is 1,313 m and we collected the samples at 408, 642, 818 and 1048 m for OSL-thermochronometry. We found that the sample temperatures remained around the present ambient temperature at each depth for the last 0.1 Myr, indicating that the Rokko Mountains is topographically stable, which was consistent with previous findings. Thus, the thermal denudation history of slowly denuded regions may be constrained by multi-OSL-thermochronometry using samples from deep borehole cores. However, the denudation rates in the Rokko Mountains were too low and could not be determined by this method.