東濃地科学センターにおける走査型波長分散蛍光エックス線分析装置を用いた粉末ペレット試料中のハロゲン元素(臭素及びヨウ素)の分析手順

渡邊 隆広; 木田 福香; 奈良 郁子; 山崎 慎一*; 土屋 範芳*

JAEA-Testing 2025-006, 52 Pages, 2025/12

JAEA-Testing-2025-006.pdf:6.72MB

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等の地層処分技術に関する研究開発の一環として地質環境の長期安定性に関する研究を実施している。特に年代測定技術開発グループでは、最終処分事業や国の安全規制に必要となる科学的知見や調査・評価技術を提供するため、機器分析装置などを用いた放射年代測定や鍵層の高分解能同定法などによる編年技術(年代測定技術の開発)及び化学分析技術の高度化に関する研究を実施している。一般に将来の自然現象に伴う地質環境の変化の予測とその評価は、過去の自然現象に関する記録や現在の環境の状況に関する調査結果に基づき行われる。岩石、堆積物、土壌等の地質試料に含まれる臭素(Br)、ヨウ素(I)等のハロゲン元素からは、過去の海水準の変動や津波・高潮による陸域への海水浸入に関する情報が得られるため、過去に発生した自然現象を明らかにする上で重要な基礎データの一つとなる。年代測定技術開発グループでは、粉末ペレットを用いて地質試料のBr及びI濃度を測定するため走査型波長分散蛍光エックス線分析装置(リガク製ZSX Primus II)による分析手法を検討した。本稿では試料調製手法も含めて地質試料中のBr及びIの分析作業手順を記載する。

地質環境の長期安定性に関する研究 年度報告書(令和6年度)

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

JAEA-Research 2025-007, 99 Pages, 2025/10

JAEA-Research-2025-007.pdf:12.36MB

本報告書では、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4期中長期目標期間における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進めている。本報告書では、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取りまとめた。

ガラスビードを用いた波長分散型蛍光X線分析装置による地質試料の全岩化学組成分析

木田 福香; 渡邊 隆広; 奈良 郁子

JAEA-Testing 2025-002, 62 Pages, 2025/08

JAEA-Testing-2025-002.pdf:2.97MB

東濃地科学センター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地質環境の長期安定性に関する研究を実施している。年代測定技術開発グループでは地質環境の長期安定性に関する研究で重要となる地質試料の年代測定技術や化学分析技術の高度化を進めている。全岩化学組成分析は岩石学や地球化学も含め多分野で幅広く活用されている。特に、鉱物組成や同位体比のデータと合わせることで岩石の成因に関するより詳細な情報を得られることから、火山の活動性評価の技術整備などへ適用されている。岩石試料についてはガラスビードを用いた蛍光X 線分析装置による全岩化学組成の分析が主流であり、本手法により迅速かつ簡便に多数のデータを取得することができる。本稿では、東濃地科学センターでのガラスビードの作成方法、波長分散型蛍光X 線分析装置(ZSX Primus II、株式会社リガク製)の使用方法、岩石試料の主要元素(SiO、TiO、AlO、FeO、MnO、MgO、CaO、NaO、KO、PO)および微量元素(V、Cr、Ni、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Ba、Pb、Th)の定量分析方法について示した。また、分析方法とともに作業時の安全上の留意点などについて詳細に記載した。さらに、地球化学標準試料を用いた繰り返し測定による分析精度の評価結果を示した。

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。

Late-Holocene salinity changes in Lake Ogawara, Pacific coast of northeast Japan, related to sea-level fall inferred from sedimentary geochemical signatures

奈良 郁子*; 渡邊 隆広; 松中 哲也*; 山崎 慎一*; 土屋 範芳*; 瀬戸 浩二*; 山田 和芳*; 安田 喜憲*

Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 592, p.110907_1 - 110907_11, 2022/04

https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2022.110907

小川原湖は、下北半島の太平洋沿岸に位置した汽水湖である。これまでの研究により、完新世の後期に海水準が低下したことで小川原湖が汽水化したと推測されているが、これまでに正確な年代は明らかにされていなかった。小川原湖が汽水化した年代を明らかにすることにより、過去の海水準変動の時期や規模に関する情報が得られると期待される。本研究では、小川原湖から採取した柱状堆積物(長さ約280m)中の、植物片と全有機炭素の放射性炭素年代測定、及びテフラの同定により堆積層の形成年代を決定した。また、堆積物中のハロゲン元素(臭素およびヨウ素)の鉛直分布を明らかにし、小川原湖の過去の塩分濃度変化を推定した。海水由来と考えられる堆積物中の臭素およびヨウ素濃度の増加時期から、約2200cal BPに小川原湖が汽水化したことが示唆された。

Geochemical characteristics of paleotsunami deposits from the Shizuoka plain on the Pacific coast of middle Japan

渡邊 隆広; 土屋 範芳*; 北村 晃寿*; 山崎 慎一*; 奈良 郁子*

Geochemical Journal, 55(6), p.325 - 340, 2021/00

https://doi.org/10.2343/geochemj.2.0641

過去の津波浸水域に関する情報は、今後の防災や減災計画の基礎データとして利用されることが期待されている。しかし、津波堆積物を用いて過去の津波浸水域を復元するにあたり、津波堆積物の供給源の推定、洪水や高潮堆積物との区別等が現状で解決すべき課題となっている。これらの問題を解決する一つの手段として、津波堆積物の地球化学判別手法が有効と考えられるが、国内では東北地方以外での適用例は限られている。特に中部地方太平洋沿岸でのデータはこれまでに得られていない。したがって、本研究では既に採取されている静岡平野の津波堆積物の化学分析を実施し、津波堆積物の判別手法の改良を試みた。分析の結果、ナトリウムとチタンとの相対比およびクラスター分析等の統計解析を用いることによって海由来の物質で形成された堆積層を検出できる可能性が高いことが示唆された。

A Geochemical approach for identifying marine incursions; Implications for tsunami geology on the Pacific coast of northeast Japan

渡邊 隆広; 土屋 範芳*; 山崎 慎一*; 澤井 祐紀*; 細田 憲弘*; 奈良 郁子*; 中村 俊夫*; 駒井 武*

Applied Geochemistry, 118, p.104644_1 - 104644_11, 2020/07

https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2020.104644

地層中の津波堆積物の分布から、過去の津波浸水域を推定することが可能である。津波浸水域に関する情報は、今後の防災や減災計画の基礎データとして利用することが期待されている。しかし、津波堆積物を用いて過去の津波浸水域を復元するにあたり、形成年代の決定、津波堆積物の供給源の特定、洪水や高潮堆積物との区別、及び目視で判別困難な泥質津波堆積物の検出等が現状で解決すべき課題となっている。本研究では上記の問題を解決する一つの手段として、津波堆積物の地球化学判別手法を提案した。仙台平野において採取された堆積物の化学分析を実施し、津波堆積物の判別手法の改良を試みた。分析の結果、カルシウム等の単成分による津波層検出は、後背地の特徴や貝殻の有無などの影響を強く受けることから必ずしも有効ではなく、ケイ素とアルミニウムとの相対比についても、砂層の検出には有効であるが、その供給源に関する情報は乏しいことが示された。一方、ナトリウムとチタンとの相対比を用いることによって海由来の物質で形成された堆積層を検出できる可能性が高いことが示唆された。

西暦946年白頭山噴火による近傍・広域降下物(B-Tmテフラ)の希土類元素組成比較

奈良 郁子; 淺原 良浩*; 鈴木 毅彦*; 町田 洋*

no journal, , 

白頭山(長白山)火山の西暦946年ミレニアム噴火によって放出されたB-Tm(白頭山・苫小牧)テフラは、東アジア広域に分布する代表的な鍵層であり、完新世後期の火山活動史の復元や広域年代対比において極めて重要な指標層である。本研究では堆積環境の異なるB-Tmテフラにおける化学的キャラクタリゼーションを目的とし、それぞれのガラス質破片を対象に、希土類元素(REE)の定量分析を実施した。近傍および広域堆積物に含まれるB-Tmガラス質テフラは、全体として類似したREEパターンを示した。本研究の成果は、REE組成がテフラ識別における有効な補助指標となり得ることを示すものであり、特に風化や変質によって主成分元素組成の保存性が低下した広域テフラに対して、堆積環境を問わず比較的安定な微量元素組成がテフラ識別に有効であることを示唆する。

日本海ReCoRDプロジェクト(ReC23-03: 中新世日本海の古気候と古海洋)の紹介

関 有沙*; 多田 隆治*; 入野 智久*; 松崎 賢史*; 吉岡 純平*; 奈良 郁子; 他20名*; ReC23-03 members*

no journal, , 

リポジトリコア再解析プログラム(ReCoRD)は、高知コアセンター(KCC)に保管されている、過去のDSDP・ODP・IODPで採取されたコア(リポジトリコア)を活用して、通常のサンプルリクエストよりも大きなチームで組織的に研究を行うプログラムである(https://j-desc.org/record/)。このReCoRDの3番目のプロジェクトとして、「中新世日本海の古気候と古海洋(ReC23-03)」が採択され、2024年度、非破壊分析とサンプリングパーティーを実施した。ReC23-03では、現在よりも温暖であった中新世の古気候・古海洋復元を目的とし、特に(1)平行葉理が観察される堆積物に記録された短周期の気候変動、(2)10.8Maの急激な温暖化時期の日本海における海洋環境復元、の2点に着目して研究を行っている。ReC23-03では再検証・改訂した年代モデルを用いて、異なる水深から採取した上記5地点のコアを正確に対比することにより、鉛直構造まで含めた過去の海洋環境を高時間解像度で復元することを目的としている。発表では、ReC23-03に提出された20件のサンプルリクエストを紹介し、リクエスト間の協力関係や進捗について紹介する。合わせて、ReCoRDの特徴でもある、XRFコアスキャナーやX線CTを用いた非破壊分析の結果を参照しながらサンプリングパーティーを行うことで得られた利点についても紹介する。

粉末プレス試料蛍光X線分析を用いたハロゲン元素の非破壊定量; 日本海堆積物への応用

奈良 郁子; 他7名*

no journal, , 

本研究では、ハロゲン元素を用いた日本海堆積物中の生物活動変動復元に向け、粉末プレス試料を用いた蛍光X線分析(XRF)によるハロゲン元素および無機元素の非破壊定量を行った。対象として、海水の影響を受けない淡水堆積物、汽水堆積物、および日本海の海洋堆積物を分析し、臭素やヨウ素を含む元素分布の特徴を比較した。従来、臭素は生物指標として利用されてきた一方、塩分供給の影響も受けるため、有機物定量を伴わない起源判別が課題であった。本研究では、淡水堆積物におけるハロゲンと無機元素の関係を基準とし、海水影響を相対的に評価する指標化の可能性について検討した。本手法は、簡便かつ非破壊なハロゲン元素分析に基づく古環境復元への応用が期待される。