The KTB monazite fission-track profile; Initial insights into ultra-low temperature thermochronology from a natural laboratory

中嶋 徹*; 末岡 茂; 福田 将眞; King, G. E.*; 田上 高広*

Earth and Planetary Science Letters, 690, p.120184_1 - 120184_9, 2026/09

https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.120184

Recent advancements in "ultra-low temperature" thermochronology have enabled exploration of the thermal evolution of the upper 2 km of the crust, with monazite fission-track (MFT) thermochronology emerging as a promising approach. However, the thermal sensitivity of MFT has mainly been verified through laboratory experiments, without considering geological timescales (10 - 10 years). In this study, we investigated the thermal sensitivity of MFT over geological timescales by analyzing the crustal depth profile of the MFT length from a well-documented thermally stable crustal environment at the German Continental Deep Drilling Program (the KTB). The mean MFT length of the KTB core shows a gradual decrease from the shallow part (9.56 m at 10 m depth) to the deep part (5.50 m at 2725 m depth). This result suggests that the MFTs have been annealed depending on the holding temperature of each sample between 25 and 100 Myr. The MFT length profile observed in the KTB suggests that the partial annealing zone of the MFT system is approximately from 30C up to 80C over geological timescales. The results of this study support the suggestion of previous research that MFT can be employed as an ultra-low temperature thermochronometric method. On the other hand, the temperature range of the partial annealing zone is likely to be narrower than predicted from extrapolation of short-term annealing experiments using artificial semi-tracks by previous research. The existing annealing models should be reviewed using short-term annealing data using confined tracks and long-term natural annealing data, including the results of this study.

段階エッチングによるモナザイトのフィッション・トラック分析; 南極を含む複数の未知試料への適用

浅井 勇人*; 福田 将眞; 田上 高広*

フィッション・トラックニュースレター, (38), p.9 - 12, 2025/12

https://www.ftrgj.org/FTNLs/FTNL38/FTNL2025_asai.pdf

近年、新たな熱年代計としてモナザイトフィッション・トラック法の実用化に向けた基礎研究が行われている。約50度以下の極めて低い閉鎖温度を持つことが推定されており、一般的な地温勾配を仮定すると数百mオーダーの削剥史の解明に貢献可能であると期待される。本研究では、様々な熱史を持つ複数の形成年代のモナザイトを用いて、トラック長の測定および分布の比較を実施した。用いた試料は、南極から採取された先カンブリア時代およびカンブリア紀のサンプルと、屋久島から採取された中期中新世のサンプルを主に用いた。結果として、先カンブリア時代のモナザイトからはエッチング時間が60分で9.10.2ミクロンの分布が得らえた。これは先行研究で報告されたJonesetal.(2023)や入山(2024卒論)の結果と比較して有意に長い。本発表では、他の試料についての長さ分布についても報告予定である。

(U-Th)/He熱年代に基づいた佐渡島の花崗岩類の冷却・削剥史

末岡 茂; 福田 将眞; Kohn, B. P.*; 田上 高広*

フィッション・トラックニュースレター, (38), p.36 - 40, 2025/12

佐渡島は東北日本弧の背弧側に位置する離島で、鮮新世-第四紀にインバージョンテクトニクスによって形成されたと考えられている。また、日本海東縁変動帯の数少ない陸上露出部でもあり、東北日本弧のネオテクトニクスの研究には好適な地域である。佐渡島の沿岸部には、多段の更新世海成段丘が発達しているが、これらの離水年代と分布高度に基づくと、大佐渡と小佐渡は約30-40万年前以降、南東方向に傾動しながら隆起してきたと推測される。一方、山地の分水嶺は南東側に偏って分布しており、100万年スケールでは逆に北西方向に傾動していた可能性が示唆されている。本研究では、100万年スケールでの北西傾動の有無と、北西から南東に傾動方向が変化した原因を検討するために、佐渡島の花崗岩類を対象に、(U-Th)/He年代法を適用して冷却・削剥史を復元した。大佐渡の1地点(北鵜島)と小佐渡の2地点(川茂、岩首)では後期白亜紀の花崗岩類を採取し、大佐渡の1地点(片辺)では前期中新世の凝灰角礫岩(片辺礫岩)に含まれる花崗岩礫を採取した。(U-Th)/He年代の測定は、アパタイトとジルコンを対象とし、メルボルン大学で実施した。得られた単粒子年代を基に熱史逆解析ソフトを用いて熱史を推定したところ、小佐渡の2地点では約10Ma以前に漸進的な加熱を被った後、数Ma以降に急冷されるという温度変化が共通して得られた。これらはそれぞれ、中新世のリフティングに伴う沈降・堆積と、鮮新世以降の東西圧縮による隆起・削剥を反映していると考えられる。数Ma以降の冷却は、南東側の岩首でより顕著に観られたが、これは100万年スケールでは小佐渡が北西傾動していたというモデルと整合的である。一方、大佐渡の2地点では、最近数Maの急冷は不明瞭であった。この原因として、試料を採取した2地点がいずれも北西側の沿岸部であったため、北西傾動に伴う隆起・削剥量が少ないことに加えて、最近の南東傾動をもたらしている逆断層から見ても下盤側に当たるため、総じて鮮新世以降の隆起・削剥が顕著ではなかったことが考えられる。

地質環境の長期安定性に関する研究 年度計画書(令和7年度)

浅森 浩一; 末岡 茂; 小松 哲也; 小形 学; 内田 真緒; 西山 成哲; 田中 桐葉; 小林 智晴; 三ツ口 丈裕; 村上 理; et al.

JAEA-Review 2025-035, 29 Pages, 2025/10

JAEA-Review-2025-035.pdf:1.12MB

本計画書では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第4期中長期目標期間(令和4年度令和10年度)における令和7年度の研究開発計画を取りまとめた。本計画の策定にあたっては、これまでの研究開発成果や大学等で行われている最新の研究成果に加え、地層処分事業実施主体や規制機関等の動向を考慮した。研究の実施にあたっては、地層処分事業における概要・精密調査や国の安全規制に対し研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を推進する。

山陰地方東部,鹿野断層近傍に分布するアプライト岩脈のジルコンU-Pb年代

田村 友識; 小北 康弘; 福田 将眞; 大橋 聖和*; 岩野 英樹*; 檀原 徹*

地質学雑誌(インターネット), 131(1), p.351 - 359, 2025/10

https://doi.org/10.5575/geosoc.2025.0022

岩脈は断層と成因的に密接な関係を持ち、構造発達史や古応力史を明らかにする上でその年代情報は必要不可欠である。われわれは、1943年鳥取地震(Mw7.0)を引き起こした鹿野断層の近傍において、山陰帯の吉岡花崗岩を貫き鮮新世火山岩類に覆われる珪長質岩脈群を発見した。これらの岩脈群は鹿野断層とほぼ同様の走向傾斜を有し、自形ないし半自形のジルコンを多産する。本岩脈から分離したジルコンに対してジルコンU-Pb年代測定を行ったところ、33.50.2Maの加重平均年代を得た。この値は既報の吉岡花崗岩のジルコンU-Pb年代範囲とほぼ一致する。吉岡花崗岩の黒雲母K-Ar年代値とあわせると、本岩脈は34Ma頃の吉岡花崗岩の貫入・定置後すぐ(2Myr以内)に貫入し、さらに吉岡花崗岩は1から2Myrかけて約350から400C程度に冷却したと考えられる。

Potential of the young age reference materials; CA-ID-TIMS U-Pb dates of Cenozoic zircons in Japan

長田 充弘; 福田 将眞; 末岡 茂; 中嶋 徹; 横山 立憲; Wall, C. J.*; 檀原 徹*; 岩野 英樹*; 田上 高広*

フィッション・トラックニュースレター, (37), p.11 - 13, 2024/12

近年、分析技術の発達により100万年以降の若い地質単元でもジルコンによるU-Th-Pb年代測定が可能となりつつある。しかしながら、その分析を評価しうる若い標準試料はほとんどない。本研究では、著者らが研究をすすめている100万年オーダーのジルコン試料(TRG04とOGPK)を対象に、同位体希釈表面電離質量分析(ID-TIMS)法によるU-Pb年代測定を試みた。その結果、それぞれ予察的に2.66540.0016Maおよび1.12660.0014MaのU-Pb年代を得た。

地質環境の長期安定性に関する研究 年度計画書(令和6年度)

丹羽 正和; 島田 顕臣; 浅森 浩一; 末岡 茂; 小松 哲也; 中嶋 徹; 小形 学; 内田 真緒; 西山 成哲; 田中 桐葉; et al.

JAEA-Review 2024-035, 29 Pages, 2024/09

JAEA-Review-2024-035.pdf:1.24MB

本計画書では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第4期中長期目標期間(令和4年度令和10年度)における令和6年度の研究開発計画を取りまとめた。本計画の策定にあたっては、これまでの研究開発成果や大学等で行われている最新の研究成果に加え、地層処分事業実施主体や規制機関等の動向を考慮した。研究の実施にあたっては、地層処分事業における概要・精密調査や国の安全規制に対し研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を推進する。

Ion tracks and nanohillocks created in natural zirconia irradiated with swift heavy ions

石川 法人; 福田 将眞; 中嶋 徹; 小河 浩晃; 藤村 由希; 田口 富嗣*

Materials, 17(3), p.547_1 - 547_21, 2024/02

https://doi.org/10.3390/ma17030547

340-MeV Auイオンビームを照射した天然ジルコニアにおいて形成されたイオントラックとナノヒロックを透過型電子顕微鏡で微細観察した。ナノヒロックの寸法が10nm程度であり、局所溶融した領域の寸法と同程度であることが分かった。したがって、一旦溶融した結果としてイオントラックとナノヒロックが形成されたことが分かる。次に、イオントラックを観察すると長方形の断面形状をしており、かつ結晶構造が大きく溶融前と変化していないことが分かった。したがって、他のセラミックスと異なり、ジルコニアにおいては、局所溶融後に、結晶構造を反映した異方的な再結晶化が起きていることが強く示唆される。一方で、イオントラックの中心部には、飛跡に沿った低密度のコア領域が形成されており、イオンビームが入射した表面への物質移動により物質欠損が形成されていることも判明した。物質欠損を伴う条件では再結晶化が不十分となり、飛跡のごく近くでは低密度コア領域が形成されていると説明できる。

(U-Th)/He法に係る湿式分析法の検討; 検量線法による親核種濃度の定量の試み

福田 将眞; 鏡味 沙耶

フィッション・トラックニュースレター, (36), p.14 - 18, 2023/12

(U-Th)/He法における親核種の定量には、世界的にはUやTh同位体スパイクを用いた同位体希釈法を用いることが一般的であり、多くの知見が蓄積している。一方、日本国内ではこれらの同位体スパイクの保持および使用が厳格に規制されていることから、同位体希釈法の適用自体が困難である。そこで、アパタイトやジルコンを対象とした湿式法による完全分解ののち、検量線法による親核種の濃度測定法について、その有効性の検証を試みる。分析試料はフィッション・トラック法の年代標準試料としても良く知られる、DurangoアパタイトおよびFish Canyon Tuffジルコンを採用した。本講演では、検量線法を用いた親核種(U, Th, Sm)の定量において、最適な内標準元素(Bi, Tl)を評価し、各鉱物試料における親核種の定量を実施したため、結果の一部を紹介する。

地質環境の長期安定性に関する研究 年度計画書(令和5年度)

丹羽 正和; 島田 耕史; 末岡 茂; 藤田 奈津子; 横山 立憲; 小北 康弘; 福田 将眞; 中嶋 徹; 鏡味 沙耶; 小形 学; et al.

JAEA-Review 2023-017, 27 Pages, 2023/10

JAEA-Review-2023-017.pdf:0.94MB

本計画書では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第4期中長期目標期間(令和4年度令和10年度)における令和5年度の研究開発計画を取りまとめた。本計画の策定にあたっては、これまでの研究開発成果や大学等で行われている最新の研究成果に加え、地層処分事業実施主体や規制機関等の動向を考慮した。研究の実施にあたっては、地層処分事業における概要・精密調査や国の安全規制に対し研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を推進する。