地球化学用マイクロPIXE測定システムの高度化研究; PIXEによる鉱物と流体包有物の微量元素定量法の開発(先行基礎工学研究に関する共同研究報告書)

黒澤 正紀*; 上野 健一; 吉川 英樹; 油井 三和

JNC TY8400 2003-005, 67 Pages, 2003/05

JNC-TY8400-2003-005.pdf:2.74MB

本報告書は、筑波大学が核燃料サイクル開発機構との共同研究により実施した研究成果に関するものである。本研究では、岩石中の核種移行と花崗岩起源流体に対する基礎的研究手法の確立を目的に、マイクロPIXE法による鉱物と流体包有物の微量元素定量法の開発を行った。鉱物の微量元素定量法は Campbell (1995)の手法とガラス標準物質を用いた検出感度決定法に基づいており、その方法によってガラスや鉱物中の微量元素を相対誤差10%(平均)で定量できた。流体包有物の元素定量法は、Ryan et al. (1993)とCampbell (1995)の手法を組み合わせて開発した。この方法により、理想状態では流体包有物中の微量元素を7%の相対平均誤差で定量できた。ただし、天然の流体包有物分析では、包有物の埋没深度を光学顕微鏡で決定する際の誤差が加わる。筑波大学の測定条件では、石英中の半径30m、埋没深度20mの流体包有物を分析する場合、Caを40%で、Feを16%で、Znを13%で、Srを12%、BrとRbを11%の総合誤差で定量できる。開発した定量法によって花崗岩起源の熱水石英脈の流体包有物を分析した結果、花崗岩起源の熱水流体には、数十数万ppmのCa, Mn, Fe, Cu, Zn, Br, Rb, Sr, Pb、更には微少量のBaと軽希土類元素が含まれていることが分かった。