Reconstructing the thermal structure of shallow crust using OSL-thermometry of K-feldspar from deep borehole core; Case studies in the Japanese Islands

大深度ボーリングコアを用いたカリ長石のmulti-OSL熱年代法による古地温構造復元; 日本における事例

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(OSL)熱年代法は、過去数十万年の超低温領域(数十度以下)の熱史推定を可能とするため、地殻浅部の侵食速度評価ができる。OSL信号は数十万年で飽和するため、OSL熱年代法による侵食速度の定量化は侵食速度の速い地域(数mm/yr以上)に限られる。侵食速度が遅い地域に対しては、ボーリングコアを利用し、長石の赤外光ルミネッセンス(IRSL)から古地温構造を復元することで、熱安定性(すなわち、侵食速度の遅さ)を評価できる。しかし、この手法の研究例は一例しかなく、また、ナトリウム長石を対象としている。本研究では、岐阜県東濃地域と兵庫県六甲山地で掘削されたボーリングコアを用いて、侵食速度が遅い地域に対するカリ長石のOSL熱年代法の適用性を検証した。東濃地域の事例では、深度約1km(約40C)の試料のIRSL50Cから復元した古地温は現在の地温と一致した。これは、過去から現在まで熱的に安定であったことを示し、東濃地域の侵食速度と整合的な結果となった。この結果より、侵食速度が遅い地域に対するカリ長石のOSL熱年代法による古地温構造復元の適用性を確認した。本発表では、六甲山地の事例についても紹介する。

Optically stimulated luminescence (OSL)-thermometry can be used to reconstruct the thermal structure in slowly denuded regions where infrared stimulated luminescence (IRSL) signals of samples obtained from deep boreholes are measured and evaluated with depth. Only one study had explored this approach, using a target mineral of Na-feldspar. We applied multi-OSL-thermometry to K-feldspar obtained from deep borehole core samples drilled at the Tono (MIZ-1) and Rokko regions (Kabutoyama), which are well-documented thermally stable crustal environment. For the K-feldspar obtained from the MIZ-1 core, the inverted temperatures for the IRSL50 C of the samples at a depth of 1 km (40 C) were consistent with the in-situ temperatures. The results suggest that the application of OSL-thermometry to K-feldspar in a borehole is useful to reconstruct the palaeothermal condition. In this presentation, we will also show the results of the Kabutoyama core to draw more comprehensive conclusions.