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Bartz, M.*; King, G. E.*; Bernard, M.*; Herman, F.*; Wen, X.*; 末岡 茂; 塚本 すみ子*; Braun, J.*; 田上 高広*
Earth and Planetary Science Letters, 644, p.118830_1 - 118830_11, 2024/10
被引用回数：1 パーセンタイル：27.39(Geochemistry & Geophysics)The impact of climate on mountain relief is unknown, mainly due to the difficulties of measuring surface processes at the timescale of glacial-interglacial cycles. An appropriate setting for studying mountain erosion in response to Quaternary climate change is found in the Tateyama mountains in the Hida mountain range (northern Japanese Alps) due to distinct geomorphological features of glacial, periglacial, and fluvial processes. The Japanese Alps uplifted within the past ca 1-3 Myr and experienced multiple glaciations during the late Quaternary. We use ultra-low temperature thermochronometers based on the luminescence of feldspar minerals and the electron spin resonance (ESR) of quartz minerals, in combination with inverse modelling to derive rock cooling rates and exhumation rate histories at 10
-10
year timescales from 19 rock samples from three transects in the Tateyama region. While luminescence signals have already reached their upper dating limit, ESR signals (Al and Ti centres) yielded ESR ages of ca 0.3-1.1 Ma, implying surface processes active in the Pleistocene. Based on a negative age-elevation relationship, local relief reduction at a cirque-basin scale is identified over the past 1 Myr, whereas a positive age distribution with elevation for samples close to the mountain top does not follow this trend. Inverse modelling reveals rock cooling rates on the order of 30-80 deg. C/Ma, with slightly faster cooling for cirque-floor samples, which equate with erosion rates of 0.5-1 mm/yr that exceed rates from periglacial and fluvial processes in the same locality. Thus, our data suggest that Quaternary climate change coupled with distinct surface processes modified the slopes of the Tateyama mountains leading to a localised decrease in relief over the second half of the Quaternary, whilst the mountain peaks were unaffected by the relief reduction.
第四紀深成岩体の固結年代・深度に基づいた飛騨山脈黒部地域の削剥史末岡 茂; 河上 哲生*; 鈴木 康太*; 鏡味 沙耶; 横山 立憲; 芝崎 文一郎*; 長田 充弘; 山崎 あゆ*; 東野 文子*; King, G. E.*; et al.
フィッション・トラックニュースレター, (36), p.1 - 3, 2023/12
飛騨山脈黒部地域には、世界一若い露出プルトンである黒部川花崗岩体を含め、10-0.8Maの若い深成岩体が複数露出する。深成岩体が一般に地下数km以深で形成されることを考えると、削剥速度は数mm/yrないしそれ以上に達する可能性がある。しかし、これらの若い岩体の貫入やこれに伴う熱水活動等の熱擾乱のため、熱年代法による、冷却史に基づく削剥史の復元は簡単ではない。本研究では、地熱条件に依らない削剥評価のため、主に鮮新世から第四紀の深成岩体の固結年代と固結深度から、黒部地域の削剥史の復元を試みた。固結年代はジルコンU-Pb年代測定法、固結深度はAl-in-Hbl地質圧力計により推定した。計14試料から固結年代と固結深度のペアを得た結果、固結深度は約6-10kmでほぼ均一で、東西及び南北のいずれにも系統的な変化を示さなかった。この結果は、黒部-高瀬川破砕帯の東側の断層ブロックが、東に傾動したと考える従来のモデルとは不調和である。固結深度と固結年代のプロットから復元された削剥史は、約5.5-0.8Maにはほとんど削剥が起こらず、それ以降の時代に平均で約7-14mm/yrの急速な削剥が起こったことを示した。この結果は、ダム堆砂量や宇宙線生成核種法から推定された数十から数千年程度の侵食速度や、約1Ma以降に信濃大町方面で黒部地域からの花崗岩礫の供給が急増したことと矛盾しない。0.8Ma以降の黒部地域の急速な隆起・削剥の原因としては、東西圧縮応力の発現以降、黒部地域の地温が高い領域に沿って変位・変形が局在化した可能性が考えられ、現在、レオロジーと地温構造を考慮した変形シミュレーションによる検証を進めている。
King, G. E.*; Ahadi, F.*; 末岡 茂; Herman, F.*; Anderson, L.*; Gautheron, C.*; 塚本 すみ子*; Stalder, N.*; Biswas, R.*; Fox, M.*; et al.
Geology, 51(2), p.131 - 135, 2023/02
The exhumation of bedrock is controlled by the interplay between tectonics, surface processes, and climate. The highest exhumation rates of centimeters per year are recorded in zones of highly active tectonic convergence such as the Southern Alps of New Zealand or the Himalayan syntaxes, where high rock uplift rates combine with very active surface processes. Using a combination of different thermochronometric systems including trapped-charge thermochronometry, we show that such rates also occur in the Hida Mountain Range, Japanese Alps. Our results imply that centimeter per year rates of exhumation are more common than previously thought. Our thermochronometry data allow the development of time series of exhumation rate changes at the time scale of glacial-interglacial cycles, which show a fourfold increase in baseline rates to rates of 10 mm/yr within the past 65 k.y. This increase in exhumation rate is likely explained by knickpoint propagation due to a combination of very high precipitation rates, climatic change, sea-level fall, range-front faulting, and moderate rock uplift. Our data resolve centimeter-scale sub-Quaternary exhumation rate changes, which show that in regions with horizontal convergence, coupling between climate, surface processes, and tectonics can exert a significant and rapid effect on rates of exhumation.
小形 学; King, G. E.*; Herman, F.*; 末岡 茂
Earth and Planetary Science Letters, 591, p.117607_1 - 117607_14, 2022/08
被引用回数：4 パーセンタイル：33.76(Geochemistry & Geophysics)光ルミネッセンス(OSL)熱年代法(またはOSL温度計測法)は、侵食速度が遅い地域に対して、ボーリングコアを利用し深度ごとに長石の赤外光ルミネッセンス(IRSL)を測定することで古地温構造を復元することができる。しかし、この手法の先行研究は現在までに1例のみであり、また、ナトリウム長石を対象としたものである。本研究では、東濃地域で掘削されたボーリングコア(MIZ-1)から抽出したカリ長石にmulti-OSL熱年代法(またはmulti-OSL温度計測法)を適用し、カリ長石に対する本手法の適用性を検討した。深度約1km(約40
C)の試料のIRSL 50Cから復元した古地温は、現在の地温と一致した。この結果より、ボーリングコアを利用したカリ長石のOSL熱年代法は古地温構造の復元に利用できることが示された。
河上 哲生*; 末岡 茂; 横山 立憲; 鏡味 沙耶; King, G. E.*; Herman, F.*; 塚本 すみ子*; 田上 高広*
Island Arc, 30(1), p.e12414_1 - e12414_11, 2021/01
被引用回数：4 パーセンタイル：19.34(Geosciences, Multidisciplinary)Solidification pressure and crystallization age of the ca 5 Ma Shiaidani Granodiorite (Hida Mountain Range, central Japan) are determined based on Al-in-hornblende geobarometry and U-Pb zircon dating. Al-poor patchy replacements developed in amphiboles are common in this granite and petrographic study revealed that the replacements include chloritized biotite and albitic plagioclase. These are probably the hydrothermally recrystallized domains, and should not be used for solidification pressure estimates. Magmatic rim of amphibole is characterized by Si 
7.3 a.p.f.u. (AlIV 
0.7 a.p.f.u.), and utilized in solidification pressure estimate that yielded 0.17-0.29 GPa. The solidification age of the granite is estimated as ca 5.6-5.2 Ma using U-Pb zircon dating. From these data, the lower limit of an average denudation rate after ca 5.6-5.2 Ma for the area where Shiaidani Granodiorite is exposed is estimated as 0.93-2.5 mm/year.
King, G. E.*; 塚本 すみ子*; Herman, F.*; Biswas, R. H.*; 末岡 茂; 田上 高広*
Geochronology (Internet), 2(1), p.1 - 15, 2020/01
石英の電子スピン共鳴(ESR)法は、岩石の冷却史の推定に有効な可能性が示唆されていたが検証が不十分だった。本研究では飛騨山脈の試料を用いてESR熱年代法の検証を行った。Al中心とTi中心の熱安定性は従来の予想より低く、長石のルミネッセンスと同程度と推定された。ESRデータから推定された熱史は、同じ試料のルミネッセンスデータから推定された熱史と同様のパターンを示した。一方、ESRの方がより長期間の熱史を復元することができ、石英のESR熱年代法が第四紀後期の地形発達史の解明に広く有用である可能性が示された。
河野 俊彦*; Cho, Y. S.*; Dimitriou, P.*; Filipescu, D.*; 岩本 信之; Plujko, V.*; Tao, X.*; 宇都宮 弘章*; Varlamov, V.*; Xu, R.*; et al.
Nuclear Data Sheets, 163, p.109 - 162, 2020/01
被引用回数：133 パーセンタイル：99.72(Physics, Nuclear)We report our coordinated efforts to address these data needs such as radiation shielding design and radiation transport analyses, and present the results of the new evaluations of more than 200 nuclides included in the new updated IAEA Photonuclear Data Library, where the photon energy goes up to 200 MeV. We discuss the new assessment method and make recommendations to the user community in cases where the experimental data are discrepant and the assessments disagree. In addition, in the absence of experimental data, we present model predictions for photon-induced reaction cross section on nuclides of potential interest to medical radioisotope production.
Mg; Intruder amplitudes in 
Ne and implications for the binding of 
FFallon, P.*; Rodriguez-Vieitez, E.*; Macchiavelli, A. O.*; Gade, A.*; Tostevin, J. A.*; Adrich, P.*; Bazin, D.*; Bowen, M.*; Campbell, C. M.*; Clark, R. M.*; et al.
Physical Review C, 81(4), p.041302_1 - 041302_5, 2010/04
被引用回数：42 パーセンタイル：88.24(Physics, Nuclear)ミシガン州立大学の超伝導サイクロトロン研究所にて、不安定核MgビームをBe標的に当てることによってNeが生成される断面積を測定し、その脱励起
線を測定した。Neの4
と見られる状態を初めて観測するとともに、その断面積から、Neの核構造の情報を引き出した。この領域で標準的な核構造計算である、SDPF-M相互作用を用いたモンテカルロ殻模型計算による分光学的因子をグラウバー模型に代入して包括的断面積を計算したところ、実験値を過大評価した。核構造の観点からその原因について考察したところ、Ne核では従来考えられてきたよりも4粒子4空孔励起の侵入者配位が多く、それによってNeとMgの中性子部分の波動関数との重なりが小さいためであると結論づけた。この増大した4粒子4空孔励起のアイデアは、フッ素同位体において中性子ドリップ線が著しく延びる現象も説明することができる。
King, C.-Y.; 吾妻 瞬一; 五十嵐 丈二; 齊藤 宏; 脇田 宏
Journal of Geophysical Research; Solid Earth, 104(B6), p.13073 - 13082, 1999/00
被引用回数：109 パーセンタイル：86.46(Geochemistry & Geophysics)東濃鉱山周辺の400m範囲内の16観測井において、地震と地下水挙動の関係の解明を目的に、地下水位や多深度における間隙水圧の連続観測を実施している。97年3月16日の愛知県東部の地震などの周辺や遠隔地の地震に対し、上層の堆積層や基盤である土岐花崗岩を対象とした観測点において25例ものコサイスミックな水位低下を観測した。この変動は、地震に伴う地殻歪の変動から計算される変化より大きく、かつ様々な地震に対して全て水位低下を示すことから、地殻歪によるものではなく、当観測領域の構造敏感性によるものと考えられる。更に花崗岩領域の観測点では、地震後約1週間から1ヶ月にわたるポストサイスミックな水位・水圧の上昇を示す場合があった。これらを説明する構造敏感性の原因として、当地域を東西に貫く月吉断層の、コサイスミックな地震動に伴う微小割れ目の形成による透水係数の増加と、ポストサイスミックな応力の緩和及び地下
Bartz, M.*; King, G.*; Anderson, L.*; Herman, F.*; 末岡 茂; 塚本 すみ子*; Ahadi, F.*; Gautheron, C.*; Delpech, G.*; Schwarz, S.*; et al.
no journal, ,
Electron spin resonance (ESR) thermochronometry has the potential to resolve continuous erosion histories from rapidly eroding settings over 10 time scales. These time periods are defined by persistent oscillations between warm and cold states. However, questions about the relationship between climate and erosion remain unanswered. We further develop ESR thermochronometry of quartz (Al and Ti centres) to answer these questions in the Tateyama region in the Hida Mountains of Japan. In the result, the Al and Ti centres in quartz can successfully be inverted to unravel rock cooling histories. As future work, all ESR signals will be converted together with OSL data, providing further constraints on their thermal histories.
小形 学; King, G.*; Herman, F.*; 末岡 茂
no journal, ,
地層処分にあたっては、数万年から数10万年スケールの侵食評価が重要な課題となる。マルチ光ルミネッセンス熱年代法は、このような時間スケールの熱史推定に有効なツールと考えられている。本講演では、マルチ光ルミネッセンス熱年代法を東濃地域の土岐花崗岩のボーリングコア試料に適用した事例について、予察的な測定結果を報告する。
King, G.*; 末岡 茂; 塚本 すみ子*; Herman, F.*; Ahadi, F.*; Gautheron, C.*; Delpech, G.*; 田上 高広*
no journal, ,
飛騨山脈は最近約1Maに急速に隆起したフェーズを持っていると考えられているが、この時代には氷期-間氷期サイクルが卓越している。本研究では、極めて低い閉鎖温度を持つ2種類の熱年代学的手法(ルミネッセンス熱年代、電子スピン共鳴熱年代)を飛騨山脈で採取した19点の基盤岩試料に適用し、第四紀後期の削剥史の推定を試みた。両手法とも共通して、最近10万年間は急速な冷却を示した。地温勾配を60度/kmと仮定すると、削剥速度はMIS4には約10mm/yrだったのが、最近2万年間には約1-3mm/yrに減少しており、氷河侵食による影響が示唆された。
King, G.*; 末岡 茂; 塚本 すみ子*; Herman, F.*; Ahadi, F.*; Gautheron, C.*; Delpech, G.*; 田上 高広*
no journal, ,
光ルミネッセンス(OSL)および電子スピン共鳴(ESR)熱年代は、近年発達した手法で、第四紀の侵食史の推定に有効である。本講演では、OSLおよびESR熱年代の概要と、日本アルプス北部の飛騨山脈における応用事例について紹介する。飛騨山脈は、世界で最も活動的な変動帯の一つである日本列島に位置し、3-1Ma以降に隆起したと考えらえている。基盤岩試料19点について両手法を適用したところ、100ka以降の急冷パターンが共通して得られた。地温勾配を60C/kmと仮定すると、削剥速度はMIS4では約10mm/yrであったが、過去20kaでは約1-3mm/yrに減少しており、寒冷・湿潤の気候下の方が侵食速度が速かったことが示唆される。
小形 学; King, G.*; Herman, F.*; 末岡 茂
no journal, ,
Multi-OSL熱年代法は、過去10-20万年の低温領域の熱履歴を推定できる方法として近年提唱されている。対象鉱物となる長石は地殻浅部の多くの岩石に普遍的に含まれるため、岩種による制約も少なく、10万年スケールの侵食史の復元に有効だと期待できる。OSL熱年代法の適用は、ルミネッセンス信号が数十万年で飽和するため、露頭試料においては侵食速度の速い地域に制限される。そのため、先行研究のほとんどは、侵食速度が数mm/yearを超える地域で行われている。しかし、大深度ボーリングコアを用い、ルミネッセンス信号が飽和していない地下深部の試料を利用することで、侵食速度の遅い地域にも適用できる可能性がある。本研究では、ボーリングコアを用い、比較的侵食速度が遅い地域に対してMulti-OSL熱年代法を適用し、利用可能性を評価した。試料には、美濃高原で掘削されたボーリングコアを用いた。全ての試料で、約10万年前から現在までほぼ温度が変化しないというOSL熱年代結果が得られ、この地域の予想侵食速度と整合的となった。本研究により、大深度ボーリングコアを用いることで、侵食速度が遅い地域にもOSL熱年代が適用できる可能性が示された。
小形 学; King, G. E.*; Herman, F.*; 山田 隆二*; 小村 健太朗*; 末岡 茂
no journal, ,
光ルミネッセンス(optically stimulated luminescence: OSL)熱年代法は、閉鎖温度にして数十度以下の超低温領域の熱史を推定可能とするOSL年代測定法の応用手法であり、深度にして数百mオーダーの削剥史復元への利用が期待できる。OSL熱年代法の適用は、ルミネッセンス信号が数十万年で飽和するため、露頭試料においては削剥の速い地域に制限される。しかし、大深度ボーリングコアを用い、ルミネッセンス信号が飽和していない深部の試料を利用することで、削剥速度の遅い地域にも適用できる可能性がある。本研究では、防災科学技術研究所が六甲山地で掘削した「甲山」コア試料にOSL熱年代法を適用した。六甲山地は、先行研究より0.1-1mm/yr程度の削剥速度が予想される。甲山コアの全長は1,313mであり、408, 642, 818, 1048m地点の試料の測定を行った。全試料のOSL熱年代測定の結果は、約10万年前から現在まで大きな温度変化がないことを示した。この結果は六甲山地の削剥速度と整合的であるため、大深度ボーリングコアを用いることで削剥速度が遅い地域に対してもOSL熱年代法を適用できる可能性が示された。今後は、OSL熱年代測定結果から削剥速度を推定する手法を開発する予定である。
小形 学; King, G. E.*; Herman, F.*; 末岡 茂; 山田 隆二*; 小村 健太朗*
no journal, ,
光ルミネッセンス(optically stimulated luminescence: OSL)熱年代法は、閉鎖温度にして数十度以下の超低温領域の熱史を推定可能とするOSL年代測定法の応用手法であり、深度にして数百mオーダーの削剥史復元への利用が期待できる。OSL熱年代法の適用は、ルミネッセンス信号が数十万年で飽和するため、露頭試料においては削剥の速い地域(約5mm/yr以上)に制限される。しかし、大深度ボーリングコアを用い、ルミネッセンス信号が飽和していない深部の試料を利用することで、侵食速度の遅い地域にも適用できる可能性がある。本研究では、防災科学技術研究所が六甲山地で掘削した「甲山」コア試料にOSL熱年代法を適用した。このコア試料に対しては、フィッション・トラック熱年代法を適用した先行事例がある。六甲山地は、六甲変動から推測される隆起速度や宇宙線生成核種による削剥速度より、中程度の削剥速度(0.1-1mm/yr)が予想される。甲山コアの全長は1313mであり、408, 642, 818, 1048m地点の試料の測定を行った。本発表では、本研究の熱史モデリング結果と削剥速度が遅い地域で掘削されたコア(MIZ-1; 岐阜県瑞浪市; 0.1mm/yr以下)の結果との比較や、六甲山地の隆起・削剥速度の既往研究との整合性の確認結果、また熱史復元結果より推定される六甲山地の侵食史・地形発達史について報告する予定である。
King, G.*; 末岡 茂; 塚本 すみ子*; Herman, F.*; Ahadi, F.*; Gautheron, C.*; Delpech, G.*; 田上 高広*
no journal, ,
熱年代学は、岩石の冷却速度を測定することで、削剥速度の推定が可能な手法である。近年発展したルミネッセンス熱年代は、光ルミネッセンス年代測定法を基にした手法で、100度以下の超低温領域の熱史の解明に加えて、1万年から10万年オーダーの時間スケールへの適用が可能である。本手法を飛騨山脈の基盤岩類に適用したところ、過去20万年間において約400度/100万年の急激な冷却が推定された。これらのデータを、先行研究によるより高温領域の熱年代学的データと組み合わせることで、より詳細な地形発達史の解明が期待できる。
King, G.*; 末岡 茂; 塚本 すみ子*; Biswas, R.*; Herman, F.*; Ahadi, F.*; Gautheron, C.*; Delpech, G.*; 田上 高広*
no journal, ,
閉鎖温度が極めて低い熱年代手法(光ルミネッセンス法, 電子スピン共鳴法)を用いて、第四紀における飛騨山脈の削剥史の復元を試みた。いずれの測定結果からも、第四紀における急激な冷却・削剥が推定された。60C/kmの地温勾配を仮定すると、削剥速度は、MIS4では約10mm/yrだったのが、最近2万年間では約1-3mm/yrに減少した可能性がある。
ne valley incision?King, G. E.*; Wen, X.*; Bartz, M.*; Anderson, L.*; Bossin, L.*; 塚本 すみ子*; Li, Y.*; Herman, F.*; 小形 学; 末岡 茂
no journal, ,
To determine a rock cooling history using ESR thermochronometry, signal accumulation and signal thermal loss must be robustly determined within the laboratory. We have collected a series of geological samples including rocks from boreholes that have known isothermal histories to investigate the potential of this technique. Our objective is to use the latter rocks to confirm the validity of our laboratory measurements and data-fitting/numerical models. Specifically, we have investigated known-thermal history samples from the MIZ1 borehole (Japan) and the KTB borehole (Germany) as well as samples from Sion in the Western European Alps. Preliminary data reveal that the ESR dose response and thermal decay of different quartz samples is highly variable. Whereas the Al-centre of some samples exhibits linear dose response to laboratory irradiation up to 15 kGy, the Al-centre of other samples exhibits exponential, or double exponential growth and saturates at doses of 3-4 kGy. The Ti-centre of most samples is well described by a single saturating exponential function, however samples from the MIZ1 borehole exhibit pronounced sub-linearity in the low-dose response region. Furthermore, whereas for some samples the Al-centre is less thermally stable than the Ti-centre, for other samples the inverse is observed. These observations suggest that a uniform measurement protocol and data-fitting approach may not be appropriate for quartz ESR data. Inversion of two KTB samples yielded temperatures within uncertainty of borehole temperature, however results for the MIZ1 borehole are more variable and can only recover temperature at best within c.a. 10%. Investigations into the cause of the poor results for the MIZ1 borehole are ongoing (i.e. measurement protocol, data-fitting/numerical model) and will be discussed. Preliminary data from Sion are promising and reveal consistent cooling rates.
King, G. E.*; Ahadi, F.*; 末岡 茂; Herman, F.*; Anderson, L.*; Gautheron, C.*; 塚本 すみ子*; Stalder, N.*; Biswas, R.*; Fox, M.*; et al.
no journal, ,
The exhumation of bedrock is controlled by the interplay between tectonics, surface processes and climate. The highest exhumation rates of cm/yr are recorded in zones of highly active tectonic convergence. Here, we use a combination of different thermochronometric systems, and notably trapped-charge thermochronometery, to show that such rates also occur in the Hida Range, Japanese Alps. Our results imply that cm/yr rates of exhumation may be more common than previously thought. The Hida Range is the most northern and most extensive of the Japanese Alps, and reaches elevations of up to 3000 m a.s.l. The Hida Range is thought to have uplifted in the last 3 Myr in response to E-W compression and magmatism. Our study focuses on samples from the Kurobe gorge, which is one of the steepest gorges in Japan. Previous work has shown that exhumation rates in this region are exceptionally high, as documented by the exposure of the ~0.8 Ma Kurobe granite in the gorge. We combined 12 new zircon (U-Th/He) ages and 11 new OSL-thermochronometry ages together with existing thermochronometric data to investigate the late Pleistocene exhumation of this region. We found that exhumation rates increased to ~10 mm/yr within the past 300 kyr, likely in response to river base-level fall that increased channel steepness due to climatically controlled eustatic changes. Our data allow the development of time-series of exhumation rate changes at the timescale of glacial-interglacial cycles and show a four-fold increase in baseline rates over the past ~65 kyr. This increase in exhumation rate is likely explained by knickpoint propagation due to a combination of very high precipitation rates, climatic change, sea-level fall, range-front faulting and moderate rock uplift. Our data show that in regions with horizontal convergence, coupling between climate, surface processes and tectonics can exert a significant effect on rates of exhumation.
