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報告書

地質環境の長期安定性に関する研究,年度報告書(令和元年度)

石丸 恒存; 尾方 伸久; 國分 陽子; 島田 耕史; 花室 孝広; 島田 顕臣; 丹羽 正和; 浅森 浩一; 渡邊 隆広; 末岡 茂; et al.

JAEA-Research 2020-011, 67 Pages, 2020/10

JAEA-Research-2020-011.pdf:3.87MB

本報は、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3期中長期目標期間(平成27年度$$sim$$令和3年度)における令和元年度に実施した研究開発に係る成果を取りまとめたものである。第3期中長期目標期間における研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針等の検討・策定に研究成果を適宜反映できるよう、(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進めている。本報では、それぞれの研究分野に係る科学的・技術的背景を解説するとともに、主な研究成果等について述べる。

報告書

地質環境の長期安定性に関する研究,年度計画書(令和2年度)

石丸 恒存; 尾方 伸久; 島田 耕史; 國分 陽子; 丹羽 正和; 浅森 浩一; 渡邊 隆広; 末岡 茂; 小松 哲也; 横山 立憲; et al.

JAEA-Review 2020-010, 46 Pages, 2020/07

JAEA-Review-2020-010.pdf:1.89MB

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3期中長期目標期間(平成27年度$$sim$$令和3年度)における令和2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、「地質環境の長期安定性に関する研究」基本計画-第3期中長期計画に基づき、これまでの研究開発成果、関係研究機関の動向や大学等で行われている最新の研究成果、実施主体や規制機関のニーズ等を考慮した。研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針等の検討・策定に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。

報告書

地質環境の長期安定性に関する研究,年度計画書(令和元年度)

石丸 恒存; 尾方 伸久; 花室 孝広; 島田 顕臣; 國分 陽子; 浅森 浩一; 丹羽 正和; 島田 耕史; 渡邊 隆広; 末岡 茂; et al.

JAEA-Review 2019-010, 46 Pages, 2019/09

JAEA-Review-2019-010.pdf:2.45MB

本計画書は、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3期中長期目標期間(平成27年度$$sim$$令和3年度)における令和元年度の研究開発計画である。本計画の策定にあたっては、「地質環境の長期安定性に関する研究」基本計画-第3期中長期計画に基づき、第2期中期目標期間(平成22年度$$sim$$平成26年度)における研究開発の成果、関係研究機関の動向や大学等で行われている最新の研究成果、実施主体や規制機関のニーズ等を考慮した。研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針等の検討・策定に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していく。

口頭

テフロクロノロジーのためのLA-ICP質量分析法による微量元素測定手法の開発

鏡味 沙耶; 横山 立憲

no journal, , 

日本原子力研究開発機構東濃地科学センター土岐地球年代学研究所では、高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する技術開発の一環として、地質環境の長期安定性評価に係る編年技術の整備を進めている。地層処分は、数万年以上の時間スケールで、廃棄物を地下深く埋設し、人間の生活圏から隔離することで安全を確保するものであり、これには地質環境の長期的な将来予測をすることが必要となる。この将来予測のためには、過去から現在の地質環境の長期的変遷を解明する必要があり、時間スケールを与える年代測定技術の整備が必須となる。例えば、ジルコンなどの重鉱物は、U-Pb年代測定をはじめとする年代測定が盛んに行われている。重鉱物の年代測定は、マグマの分化過程といった地下深部の火成活動について知見を与え、さらに、これらの鉱物が砕屑物となって堆積層に取り込まれている場合には、後背地解析に有用な知見を与える。また、テフラ(火山砕屑物)は火山噴火によって地質学的時間としてはごく短時間に広範囲に降り積もることから、地層の対比に広く用いられる。テフラを同定することは、供給源を明らかにし、堆積年代に制約を与えることができる(テフロクロノロジー)。地質環境の長期的な変遷の解明には、このような複合的な年代学的アプローチが重要となる。筆者らは、レーザーアブレーション装置を備えた誘導結合プラズマ質量分析法(LA-ICP-MS)による元素分析や年代測定に関する技術整備を進めている。本発表では、これまで開発を行ってきたテフラ同定のための局所領域における微量元素の定量分析に関して、分析技術の整備・開発の現状と今後の展望について紹介する。

口頭

An Analytical technique of trace elements using LA-ICP-MS for tephra identification

鏡味 沙耶; 横山 立憲; 梅田 浩司*

no journal, , 

テフロクロノロジーは、第四紀(約260万年以降)の地質年代測定手法の一つであり、放射性炭素年代測定法とともに一般的に用いられる。テフラ(火山砕屑物)は地層の堆積年代に制約を与えることができるため、ごく短時間に広範囲に降り積もる広域テフラのデータを包括的にまとめることは地質の年代層序学において重要である。テフラの同定は、岩石学的特徴やテフラ中の火山ガラスの形状、それらの主要元素などを用いて行われてきた。近年、火山ガラスの主要元素において差異が見られないが異なる微量元素をもつテフラが報告されている。主要元素だけでなく微量元素も比較することでテフラを同定することが重要であるが、テフラに含まれる火山ガラスの微量元素組成は未だ報告例が少ない。本研究では、レーザーアブレーション装置を備えた誘導結合プラズマ質量分析法(LA-ICP-MS)を用い、火山ガラスの微量元素濃度測定を日本原子力研究開発機構東濃地科学センターで実施した。われわれは、ケイ素を内標準元素とし、NIST SRM 612と614を用いた2点検量線法を適用した。Aso-4, 姶良テフラ(AT), 阿漕テフラを対象とし、41元素の分析を行った。テフラ同定に特に用いられる元素(Rb, Sr, Y, Zr, Ba, La, Ce)に関して、Aso-4, ATの分析結果は、約10%以内で先行研究の報告と一致した。この手法を用いて、これまで報告例のない阿漕テフラの微量元素濃度測定を実施し、それと対比されているZnp-大田テフラの希土類元素パターンと一致した。本研究の火山ガラスの微量元素濃度分析手法は、第四紀の地質年代測定において重要であるテフラの詳細な同定に貢献すると考えられる。

口頭

An Analytical technique for simultaneously estimating crystallization age and temperature of zircon using LA-ICP-MS

横山 立憲; 湯口 貴史*; 坂田 周平*; 石橋 梢*; 小北 康弘*; 伊藤 大智*; 大野 剛*; 鏡味 沙耶; 三ツ口 丈裕; 末岡 茂

no journal, , 

ジルコンの年代測定や微量元素の定量分析から、火成活動や結晶化作用に関するタイミングや温度など生成過程の情報を得ることができる。花崗岩質な岩石においては、ジルコンのU-Pb系の閉鎖温度がその結晶化温度よりも高いため、得られるU-Pb年代はジルコンの結晶化のタイミングを示す。Yuguchi et al (2016)では、ジルコンのカソードルミネッセンスによる内部構造の観察とともに、チタン温度計を用いた結晶化温度の推定とU-Pb年代測定から結晶化年代を求めた。こうしたアプローチから、岩体の定置に関して議論することは、火成岩体の隆起・侵食史を解明する上で重要である。本研究では、ジルコンの結晶化年代と結晶化温度を同時に見積もるため、LA-ICP-MSを用いて、ジルコン中の同一領域からU-Pb年代の取得とチタン濃度の定量を行った。予察的な実験として、大崩, 遠野, 土岐, 黒部川の花崗岩体から抽出したジルコンを対象とし、それらの熱史を推定した。その結果、大崩(556-946$$^{circ}$$C, 11.1-16.1Ma)、遠野(613-901$$^{circ}$$C, 110.2-127.4Ma)、土岐(575-734$$^{circ}$$C, 69.4-79.9Ma)、黒部川(636-779$$^{circ}$$C, 0.46-1.85Ma)のそれぞれの花崗岩体のジルコンの結晶化年代と、結晶化温度を推定できた。

口頭

ジルコンU-Pb年代とLu-Hf同位体系からみた飛騨帯の起源

長田 充弘*; 横山 立憲; 鏡味 沙耶; 大藤 茂*

no journal, , 

飛騨帯は中部日本北部に分布するペルム紀$$sim$$三畳紀高温変成岩とペルム紀$$sim$$ジュラ紀深成岩からなる地質帯である。飛騨帯の深成岩類は256-229Maの飛騨古期花崗岩類と197-191Maの飛騨新期花崗岩類に分けられる。東アジア周辺で上記のU-Pb年代を示す花崗岩類は、韓半島南部周辺(北中国地塊)と中国東北部周辺(中央アジア造山帯: CAOB)に限られる。飛騨帯の起源や周辺の地質体の広域対比には、岩相や年代、変形・変成履歴に基づいて議論されている。U-Pb年代による議論に加え、ジルコンのLu-Hf同位体系に着目することで、マントルから地殻が分化した年代にまで制約することができる。本研究では、ジルコンを用いたU-PbとLu-Hf同位体系から飛騨帯の起源について考察した。測定試料は富山県富山市八尾地域の久婦須川と大長谷川(室牧川)沿いの飛騨帯花崗岩2試料である。ジルコンU-Pb年代とLu-Hf同位体比の測定はレーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析装置を用いた。ジルコンU-Pb年代測定より得られた結果から、富山県八尾地域の花崗岩はジュラ紀飛騨新期花崗岩類に相当する。この結果は山田ほか(2019)より得られた飛騨帯花崗岩類のジルコンU-Pb年代測定結果(190-180Ma)と矛盾しない。ただし、外来ジルコンとして、ペルム紀$$sim$$三畳紀の飛騨古期花崗岩類に相当する年代も確認される。これらがどのようにジュラ紀花崗岩に混入したのかは今後検討を要する。飛騨帯のデータはYang et al. (2006)がコンパイルした北中国地塊の領域にはほとんどプロットされず、CAOBにプロットされる。さらに飛騨花崗岩類より得られたモデル年代(1330-1020Ma)は韓半島のGyeonggiおよびOkcheon帯の花崗岩(187-172Ma)のモデル年代(2400-1630Ma)より有意に若く、寧ろCAOB東部(Khanka地塊などを含む)の花崗岩類(245-189Ma)のモデル年代(1541-466Ma)と整合的である。これらの事実は飛騨帯がCAOBに起源をもつことを支持する。しかしながら、飛騨帯深成岩類の一部からは古原生代以前のジルコンも報告されており、それらのジルコンの存在から北中国地塊が起源であると解釈されている。今後、それらのHf同位体比の測定を試み、飛騨帯の起源についてさらに検討したい。以上に示したように、今後ジルコンU-Pb年代測定のみならず、Hf同位体比測定も行うことによって、火成岩の起源推定や砕屑岩の後背地解析がより詳細に解析できるようになるであろう。

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