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論文

Reconstructing the thermal structure of shallow crust in the Tono region using multi-OSL-thermometry of K-feldspar from deep borehole core

小形 学; King, G. E.*; Herman, F.*; 末岡 茂

Earth and Planetary Science Letters, 591, p.117607_1 - 117607_14, 2022/08

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1 km(約40 $$^{circ}$$C)の試料のIRSL 50 $$^{circ}$$C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。

論文

Solidification depth and crystallization age of the Shiaidani Granodiorite; Constraints to the average denudation rate of the Hida Range, central Japan

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:0 パーセンタイル:0(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.

論文

Electron Spin Resonance (ESR) thermochronometry of the Hida range of the Japanese Alps; Validation and future potential

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。

論文

IAEA Photonuclear Data Library 2019

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:16 パーセンタイル:98.22(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.

論文

Two-proton knockout from $$^{32}$$Mg; Intruder amplitudes in $$^{30}$$Ne and implications for the binding of $$^{29,31}$$F

Fallon, 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:37 パーセンタイル:89.09(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$$^{32}$$MgビームをBe標的に当てることによって$$^{30}$$Neが生成される断面積を測定し、その脱励起$$gamma$$線を測定した。$$^{30}$$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、$$^{30}$$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、$$^{30}$$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$$^{30}$$Neと$$^{32}$$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。

論文

Earthquake-related water-level changes at 16 closely clustered wells in Tono, central Japan

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:97 パーセンタイル:87.02(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

口頭

Constraining the Quaternary evolution of the Hida range of the Japanese Alps

King, G.*; 末岡 茂; Ahadi, F.*; Gautheron, C.*; Herman, F.*; 田上 高広*; 塚本 すみ子*

no journal, , 

日本列島は世界でも有数の変動帯かつ湿潤地域であり、日本アルプスは地球上で最も盛んに削剥が進行している地域のひとつと考えられる。日本アルプスの削剥史の解明は、単に本地域のテクトニクスの解明のみならず、テクトニクスと気候変動の相互作用の理解にも有用と期待される。本講演では、新手法であるマルチOSL(光ルミネッセンス)熱年代などを用いた、飛騨山脈黒部地域の削剥史推定の試みについて紹介する。黒部地域では、全19地点(高熱隧道の4地点含む)で試料を採取し、マルチOSL熱年代測定を実施中である。今後は、別途測定中の(U-Th)/He年代や、既報のジルコンフィッション・トラック年代やU-Pb年代等と組み合わせて解釈を進めていく予定である。

口頭

Low-temperature thermochronometry of the Japanese Alps

King, G.*; 塚本 すみ子*; 末岡 茂; Herman, F.*; Ahadi, F.*; Gautheron, C.*; Delpech, G.*; 田上 高広*

no journal, , 

日本列島は世界でも有数の変動帯かつ湿潤地域であり、日本アルプスは地球上で最も盛んに削剥が進行している地域の一つである。日本アルプスの削剥史の解明は、単に本地域のテクトニクスの解明のみならず、テクトニクスと気候変動の相互作用の理解にも有用と期待される。本講演では、OSL(光ルミネッセンス)熱年代やESR(電子スピン共鳴)熱年代と言った、極めて低い閉鎖温度を持つ新たな熱年代計を用いた、日本アルプスの削剥史推定の試みについて紹介する。飛騨山脈の黒部地域では、全19地点(高熱隧道の4地点含む)で試料を採取しており、これらから得られた年代データと、他手法による既報年代から過去約300万年間の削剥史を統合的に解明中である。

口頭

Constraining the Quaternary evolution of the Hida range of the Japanese Alps

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。60$$^{circ}$$C/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。

口頭

Ultra-low temperature luminescence thermochronometry of the northern Japanese Alps

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。

口頭

Sub-Quaternary exhumation rates changes in the Hida range of the Japanese Alps; A Climatic control?

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。

口頭

Constraining the Quaternary evolution of the Hida range of the Japanese Alps using trapped-charge thermochronometry

King, G.*; 末岡 茂; 塚本 すみ子*; Herman, F.*; Ahadi, F.*; Gautheron, C.*; Delpech, G.*; 田上 高広*

no journal, , 

日本列島は地球上で最もテクトニクスが活動的な地域のひとつであり、湿潤な気候等と相まって、日本アルプスはテクトニクスと気候・侵食プロセスの関係を検討するのに適した地域である。本研究では、閉鎖温度が極めて低い光ルミネッセンス(OSL)熱年代および電子スピン共鳴(ESR)熱年代を飛騨山脈で採取した19試料に適用した。両者はいずれも過去100kaにおける急速な冷却を示した。地温勾配を60$$^{circ}$$Cと仮定すると、MIS4では削剥速度は約10mm/yrに達したのに対し、過去20kaでは約1-3mm/yrに減少しており、寒冷・湿潤な時代における削剥速度の増加が示唆される。

口頭

Pliocene to Quaternary thermal evolution of the Hida range (Japanese Alps) using zircon (U-Th-Sm)/He thermochronology

Ahadi, F.*; Gautheron, C.*; Delpech, G.*; King, G.*; 末岡 茂; 塚本 すみ子*; Herman, F.*; 田上 高広*

no journal, , 

日本アルプスの飛騨山脈の隆起・削剥史の解明のため、ジルコン(U-Th-Sm)/He熱年代を適用した。長さ約10km、標高860-2889mの側線において12試料から31個の年代値が得られた。年代は2.7-0.13Maの値を取り、標高と明瞭な相関を示した。これらの結果は先行研究によるジルコンフィッション・トラック年代や光ルミネッセンス年代とも調和的である。年代-標高プロットからは、飛騨山脈北部における約2Ma以降の削剥速度の増加が示唆された。

口頭

Multi-OSL-thermochronometry of feldspar from Toki granite, Japan

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。

口頭

OSL and ESR thermochronometry of the Hida Range, northern Japanese Alps

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60$$^{circ}$$C/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。

口頭

Multi-OSL熱年代法による土岐花崗岩体の10万年スケールの熱履歴推定

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。

口頭

Constraining thermal/denudation histories in the last 0.1 Myr using multi-OSL-thermochronometry applied to samples from deep boreholes; Case studies in the Japanese Islands

小形 学; King, G.*; Herman, F.*; 末岡 茂; 山田 隆二*; 小村 健太朗*

no journal, , 

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ため、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の速い地域(5mm/year以上)に制限される。しかし、大深度ボーリングコアを用いて、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。本研究では大深度ボーリングコアを用い、比較的侵食速度が遅い地域(0.1mm/year以下)と中程度の地域(0.5mm/year前後)に対してmulti-OSL熱年代法を適用し、利用可能性を評価した。試料には東濃地域で掘削されたMIZ-1と防災科学技術研究所所有の甲山コアを用いた。本発表では、研究の進捗状況を報告する。

口頭

大深度ボーリングコアを利用した光ルミネッセンス熱年代法による10万年スケールの熱履歴推定; 六甲山地の事例

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。

口頭

Using a 3-D heat transport model (PeCUBE) to invert OSL- and ESR-derived rock cooling histories into erosion rate changes in the Hida Range of Japan

Anderson, L.*; Bartz, M.*; King, G.*; Fox, M.*; Herman, F.*; Stalder, N.*; Biswas, R.*; 末岡 茂; 塚本 すみ子*; Ahadi, F.*; et al.

no journal, , 

Optically stimulated luminescence (OSL) and electron spin resonance (ESR) thermochronometry have the potential to resolve continuous erosion histories from rapidly eroding settings. These thermochronometers are viable over the past few hundred thousand to a million years. These time periods are defined by persistent oscillations between warm and cold states. During the Quaternary, fundamental questions about the relationship between climate and erosion remain unanswered. With further development, the OSL and ESR thermochronometers could answer these questions. To realize this potential new strategies are required to invert low-temperature thermal histories for erosion rates. Here, we explore the use of PeCUBE (Braun, 2003), a three-dimensional finite-element model that simulates heat conduction and advection in the upper crust. As a training dataset we use cooling histories derived from eight samples from the Tateyama region in the Hida Mountains of Japan. The flexibility of PeCUBE allows us to quantify the role of time varying surface temperatures between glacial and interglacial periods. In high-relief settings the three-dimensionality of the topography, for example between valleys and ridges, can substantially perturb rock temperatures. PeCUBE allows us to quantify and remove these confounding topographic effects. We additionally explore the role of changing topographic relief on time varying thermal fields and erosion rates. Lastly, we explore a generous range of model parameters to quantify the sensitivity and robustness of our inversions.

口頭

Multi-OSL-thermochronometry using deep borehole core for thermal history over 0.1 Myr in Rokko Mountains

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。

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