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論文

Provenance identification based on EPMA analyses of heavy minerals; Case study of the Toki Sand and Gravel Formation, central Japan

清水 麻由子; 佐野 直美; 植木 忠正; 小松 哲也; 安江 健一*; 丹羽 正和

Island Arc, 28(2), p.e12295_1 - e12295_13, 2019/03

 パーセンタイル:100(Geosciences, Multidisciplinary)

重鉱物には風化に強いものがあり、なかでも固溶体を成す重鉱物は同種の鉱物であっても、化学組成として後背地の岩体の情報を保持していることがある。そのため、重鉱物の種類や存在比に加えて化学組成を知ることは、後背地の岩体と砕屑物を対比する手法として極めて有効である。しかし、偏光顕微鏡を用いた重鉱物の同定では、多量の鉱物粒子を対象とするには非常に手間を要する。本研究では、電子プローブマイクロアナライザ(EPMA)を用いて鉱物の化学組成を分析し、同時に鉱物種の同定や存在比の計測も実施できる手法を構築した。さらにこの手法の有用性を確認するため、既に後背地の検討が進められている岐阜県東濃地域の東海層群土岐砂礫層の試料と、その後背地岩体と推定される基盤岩の試料(苗木・上松花崗岩,濃飛流紋岩)の分析を行い、既往研究と整合的な結果が得られることを確認した。このことから、本手法は後背地解析の手法として有効であると考えられる。

報告書

東濃地科学センターにおける電子プローブマイクロアナライザを用いた化学組成分析に基づき重鉱物組成を迅速に推定するための試料処理及び分析手順

代永 佑輔; 清水 麻由子; 佐野 直美; 植木 忠正; 吉川 清盛*; 丹羽 正和

JAEA-Testing 2018-001, 29 Pages, 2018/07

JAEA-Testing-2018-001.pdf:3.82MB
JAEA-Testing-2018-001-appendix(CD-ROM).zip:1.64MB

高レベル放射性廃棄物などの地層処分における地質環境の長期変動に係る評価のうち、地形や地層構造の変化の評価に関しては、隆起速度と浸食量分布を把握することが不可欠である。そのための有効な手法の一つとして、後背地解析技術がある。東濃地科学センターでは後背地解析に係る個別要素技術開発として、電子プローブマイクロアナライザ(EPMA; 日本電子株式会社製JXA-8530F)による化学組成分析に基づき砕屑物や基盤岩中に存在する重鉱物組成を迅速かつ効率よく推定するための「重鉱物スクリーニング」を実施している。本稿では、重鉱物スクリーニングにおける試料の前処理およびEPMA分析の手順を報告する。

論文

JAEA東濃地科学センターのJEOL JXA-8530F FE-EPMAを用いた鉱物分析と年代測定

清水 麻由子; 佐野 直美; 鈴木 和博

名古屋大学年代測定研究,1, p.36 - 43, 2017/03

東濃地科学センターのJEOL JXA-8530F FE-EPMAを用いて、モナザイトCHIME年代測定法の実用化と重鉱物を用いた後背地解析手法の構築を行った。CHIME年代測定では、本装置が備えるH型分光器の利点をいかし従来よりも短時間で測定できるよう、X線の干渉補正係数を求め干渉補正を行った。CHIME年代測定を行う上で問題になるThやUの特性X線の干渉補正には、これらの純物質を測定して補正係数を求めるのが最も近道であるが、日本では法規制によりこれらの純物質が使用できない場合もある。そこで天然のモナザイトの測定データから干渉補正係数を求める方法を考案した。このようにして求めた干渉補正係数を用いて補正を行い、年代既知のモナザイトのCHIME年代を求めた。その結果、誤差の範囲で既存研究の結果と一致した。更に、重鉱物の存在比と化学組成から後背地解析を行う手法も整備した。短時間で可能な限り多くの鉱物粒子を測定するため、1スポットを約3分半で測定できるよう条件を設定した。露頭記載やESR信号測定が既になされている砕屑性堆積物試料にこの手法を適用したところ、これらのデータと整合的な結果を得ることができた。

報告書

東濃地科学センターにおける蛍光X線分析装置を用いた岩石試料の主要元素および微量元素の定量分析

清水 麻由子; 佐野 直美; 柴田 健二*

JAEA-Testing 2016-004, 40 Pages, 2017/02

JAEA-Testing-2016-004.pdf:2.69MB

蛍光X線分析法(X-ray Fluorescence Analysis)は、岩石試料の基本的な情報である全岩化学組成を知る分析方法として、幅広く利用されている方法のひとつである。本報告は、東濃地科学センターに設置されている蛍光X線分析装置(XRF)(リガク製: ZSX PrimusII)を用いたガラスビード法による分析方法およびその分析精度の評価についてまとめたものである。

口頭

EPMAを用いた東海層群土岐砂礫層の重鉱物の存在比・化学組成と後背地の解明

清水 麻由子; 佐野 直美; 安江 健一; 柴田 健二*; 丹羽 正和; 鈴木 和博

no journal, , 

堆積物中の重鉱物は、風化に強く残留することから、後背地を推定する有力な指標である。固溶体を作る重鉱物の化学組成は後背地の岩体ごとに固有の値を持つことから、重鉱物の種類や存在比に加えて化学組成を知ることにより、より詳細な後背地解析が可能になる。本研究では、岐阜県東濃地域の東海層群土岐砂礫層の試料を対象に、EPMAを利用して鉱物の化学組成を分析し、同時に鉱物種の同定や存在比の計測を実施した。その結果、土岐砂礫層の下部と上部ではイルメナイトの存在比に違いが見られた。この違いは土岐砂礫層の礫種の違いと整合的である。また、イルメナイトのMnO量およびジルコンのY$$_2$$O$$_3$$量の違いや先行研究の分析値との対比から、試料採取地の土岐砂礫層は主要な後背地岩体が濃飛流紋岩(下部)から苗木・上松花崗岩(上部)に移行したと考えられる。

口頭

EPMAを用いた重鉱物の存在比・化学組成分析による後背地解析の試み; 中部日本・屏風山断層の例

清水 麻由子; 佐野 直美; 植木 忠正; 安江 健一; 丹羽 正和; 鈴木 和博

no journal, , 

重鉱物の化学組成は、特に固溶体を作るものについては後背地の岩体ごとに変化していることが多いため、重鉱物の種類や存在比に加えて化学組成を知ることにより、より詳細な後背地解析が可能になる。本研究では、清水ほか(2016)のEPMAを利用した鉱物の定量分析法を、活断層とされる屏風山断層周辺の露頭から採取した堆積物試料に適用し、鉱物種の同定や存在比の計測を実施して後背地の推定を試みた。その結果、重鉱物の存在比からは堆積物の供給源に制約を与えることができなかったが、イルメナイトのMnO量およびジルコンのY$$_2$$O$$_3$$量から、露頭周辺に広く分布する伊奈川花崗岩ではなく濃飛流紋岩由来のものが支配的であることが示唆された。

口頭

岩石・鉱物学的手法を用いた後背地解析指標の検討

植木 忠正; 清水 麻由子; 佐野 直美; 丹羽 正和

no journal, , 

後背地解析では、供給源と考えられる岩体と流域の砕屑物の地質情報を比較することが基本となる。本研究では岐阜県東濃地域を事例対象とし、山間部に分布する岩石に対し後背地解析の指標として有効な地質情報の検討を行った。記載岩石学的手法に基づく検討、ジルコンの化学組成分析に基づく検討、ジルコン中の包有物を用いた検討を行い、その結果、同岩種の岩石に対してもそれぞれの岩石固有の特徴があることを確認した。このような岩石のマグマプロセスの違いに基づく特徴は、後背地解析の指標として有効な情報となる可能性があると考えられる。

口頭

後背地解析を目的としたEPMAによる重鉱物の高速定量分析

清水 麻由子; 佐野 直美; 植木 忠正; 代永 佑輔; 丹羽 正和

no journal, , 

山地の下流域に分布する砕屑物の後背地解析は、山地の形成過程を把握するうえで特に有用な手法の一つである。放射性廃棄物の地層処分に係る地質環境の予測・評価において考慮すべき因子の一つである地下水流動は、十万年を超えるようなタイムスケールでは、山地の形成に伴う地形変化の影響を受ける可能性がある。そのため過去から現在に至るまでの山地の形成に関する情報は、長期にわたる将来の地質環境を予測する上で重要である。重鉱物には風化に強いものがあり、なかでも固溶体を成す重鉱物は同種の鉱物であっても、化学組成として後背地の岩体の情報を保持していることがある。そのため、重鉱物の種類や存在比に加えて化学組成を知ることは、後背地の岩体と砕屑物を対比する手法として極めて有効である。しかし、偏光顕微鏡を用いた重鉱物の同定では、多量の鉱物粒子を対象とするには非常に手間を要する。このような背景のもとに、東濃地科学センターではこれまでに電子プローブマイクロアナライザ(EPMA)を用いて鉱物の化学組成を分析し、同時に鉱物種の同定や存在比の計測も実施できる手法の開発を進めてきた。本発表では、本手法の前処理や分析の手順について詳しく紹介する。

口頭

Identification of provenance rocks based on EPMA analyses of heavy minerals

清水 麻由子; 佐野 直美; 植木 忠正; 代永 佑輔; 安江 健一*; 丹羽 正和

no journal, , 

Information about mountain formation is significant in the field of geological disposal of high-level radioactive waste, because this affects long-term fluctuation in groundwater flow system. Provenance analysis is one of effective approaches for understanding formation process of mountains. Chemical compositions of heavy minerals, as well as their chronological data, can be an index for identification of provenance rocks. The accurate identification requires the measurement of as many grains as possible. In order to achieve an efficient provenance analysis, we developed a method for quick identification of heavy minerals using an Electron Probe Micro Analyzer (EPMA). This method was applied to the sediments where provenance rocks had lithological variations but similar formation ages. Consequently, the provenance rocks were identified based on chemical compositions of heavy minerals resistant to weathering, such as zircon and ilmenite.

口頭

地質環境の長期安定性に関する研究, 後背地解析技術の開発,2; 岩石・鉱物学に基づく後背地解析指標の検討

植木 忠正; 清水 麻由子; 佐野 直美; 代永 佑輔

no journal, , 

後背地解析では、堆積物とその供給源と考えられる地質体を比較する指標が不可欠であるが、供給源に類似した種類の岩石が分布する地域では後背地の特定が容易ではない。そこで、既存研究で礫層の観察から検討が行われている岐阜県東濃地域を事例対象として、岩石を構成する鉱物種、鉱物の化学組成などの分析を行い、堆積物(東海層群土岐砂礫層)の後背地の指標となる岩石特有の特徴の検討を行った。その結果、礫の場合は岩石の肉眼$$sim$$顕微鏡観察によって得られる特徴、細粒な堆積物中では重鉱物の化学組成やジルコン中の包有物が指標として活用できるという結果が得られた。

口頭

EPMAによる重鉱物の迅速な定量分析を用いた後背地解析; 北海道幌延地域の事例について

代永 佑輔; 佐野 直美; 清水 麻由子; 雨宮 浩樹; 植木 忠正; 丹羽 正和

no journal, , 

後背地解析を実施する上で、限られた露頭やボーリングコアなどの試料から多量の重鉱物を取り出し、EPMAを用いた迅速な定量分析により、後背地の推定を行う手法が開発されてきた。本報告では北海道幌延地域を事例として、堆積岩や苦鉄質岩が後背地となる地域での手法の適用性を検証した。測定試料は、北海道天塩郡幌延町に分布する前期更新統の更別層とした。試料の前処理およびEPMA分析は清水ほかの文献に従い、重鉱物組成を求めた。結果は、問寒別地区東部は主に蛇紋石・クロム鉄鉱・酸化鉄から構成され、天塩山地を構成する蛇紋岩が供給源であることが推測される。一方で、問寒別地区西部及び上幌延地区は主に輝石・角閃石・イルメナイト・チタノマグネタイトから構成され、両地区の間に分布する宗谷丘陵を構成する新第三系の堆積岩が供給源であることが推測される。また、更別層の堆積年代から少なくとも1.0Ma頃には宗谷丘陵が隆起し、堆積物が供給されていたことが考えられる。これは、新里ほかの文献などで推測されている宗谷丘陵の隆起時期などと整合的である。以上のことから、本手法が堆積岩および苦鉄質岩が後背地となる地域においても適用可能であることが確認された。

口頭

宇宙線生成核種法を用いた海成侵食段丘の離水年代の推定; 宮崎県日向市の事例(速報)

末岡 茂; 小松 哲也; 松四 雄騎*; 代永 佑輔; 佐野 直美; 平尾 宣暁*; 植木 忠正; 藤田 奈津子; 國分 陽子; 丹羽 正和

no journal, , 

宇宙線生成核種法を用いて、宮崎県日向市沿岸に分布する海成侵食段丘の離水年代を推定した。試料は、段丘面上で掘削したピットで観察された、基盤岩上面の礫層から採取した。段丘面の離水後に被覆層が一定速度で堆積したと仮定すると、$$^{10}$$Be濃度の測定値はMIS5aの離水と整合的となった。今後は、構成物質の密度の検討や、異なる深度における$$^{10}$$Beの測定により、年代推定の確度を向上させる予定である。

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