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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

 被引用回数:0

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

17th International Conference on Thermochronologyの参加報告

中嶋 徹; 福田 将眞; 小形 学; 末岡 茂

フィッション・トラックニュースレター, (34), p.25 - 26, 2021/12

17th International Conference on Thermochronology (以下、Thermo2021)が2021年9月12-17日にアメリカ、ニューメキシコ州Santa Fe市街地のEldorado Resortにて開催された。2020年開催予定の本大会であったが、新型コロナウイルスの蔓延と社会情勢を理由に延期となっていた。本大会に先立ってVirtual Thermo2020/1と銘打ったオンラインセッションが開催されたこともあり、本大会は原則現地開催となったが、社会情勢の悪化により渡航を断念したグループも多く、発表はZoomを通して全世界と共有された。本稿では、参加までの経緯、本大会にて行われた発表の内容や傾向、2023年、2025年大会に向けての課題を報告する。

論文

長石光ルミネッセンス(OSL)年代測定法を用いた穿入蛇行河川堆積物の年代推定; 紀伊山地十津川の事例

小形 学; 小松 哲也; 中西 利典

第四紀研究, 60(2), p.27 - 41, 2021/06

紀伊山地十津川において125ka以前に離水したと考えられている環流旧河谷の流路堆積物に長石の光ルミネッセンス(OSL)年代測定を適用し、堆積年代の推定を試みた。線量応答曲線の定量限界値を飽和線量($${propto}$$飽和年代)とみなし、等価線量($${propto}$$OSL年代)の飽和率を求めたところ、測定試料の大半がOSL年代の飽和を示した。加えて、不完全ブリーチに起因するOSL年代の過大評価が疑われたため、堆積年代の決定はできなかった。一方で、OSL年代が飽和に達していない測定試料の飽和年代から、堆積年代は少なくとも280kaより若いと考えられた。流路堆積物の堆積年代を280-125kaとして算出した下刻速度は0.39-0.87mm/yrとなり、紀伊山地の削剥速度からみて矛盾のない値であった。このことは、不完全ブリーチの影響によって堆積年代の決定が困難な場合であっても、OSL年代測定により堆積年代の最大値を制約できる可能性があることを示す。

論文

光ルミネッセンス(OSL)を用いた超低温領域の熱年代学

小形 学; 末岡 茂

Radioisotopes, 70(3), p.159 - 172, 2021/03

光ルミネッセンス(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できる手法である。一般的な地温構造を仮定すると、削剥深度にして数百メートルに相当するため、地殻浅部のより詳細な削剥史復元への利用が期待できる。本稿では、OSL熱年代法の原理や閉鎖温度、現在における最新の熱史解析法、応用研究例について紹介する。

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

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

内陸部での河川下刻速度の推定技術の高度化に向けた検討; 紀伊半島の事例

中西 利典; 小松 哲也; 小形 学; 細矢 卓志*; 加賀 匠*

no journal, , 

内陸部の河成段丘の乏しい地域において適用できる河川下刻速度の推定手法の一つに、環流旧河谷に着目した方法(安江ほか、2014)が提示されている。本研究開発では、離水時期の編年と他の環流旧河谷への適用性を検証するため、紀伊半島で研究開発を実施した。穿入蛇行河川跡である環流旧河谷を対象に、長石を用いた光ルミネッセンス年代測定(pIRIR)に適した試料の採取と旧河床高度の認定を目的として、3か所の環流旧河谷でボーリングコアを4地点で掘削した。環流旧河谷の形成時期を制約するために、上述の掘削地点の下流の河成段丘1地点で露頭調査を実施した。過去の侵食基準面となった河口付近の海成段丘の編年を目的として、低地縁辺の海成段丘を構成する露頭を調査した。環流旧河谷で本流の河成砂層によって形成されたと考えられる円礫まじりの砂礫層が得られたのは、1か所のみであった。あとは風化皮膜の発達した角礫を含む砂礫層が主体で、堆積段丘として形成された可能性がある。環流旧河谷中に残された平坦面と、その地下に埋もれた旧河床の高度差が50mを越える箇所がみつかった。これは、環流旧河谷の平坦面の標高から旧河床の高さを推定することは難しいことを示す。

口頭

環流旧河谷の旧河床堆積物を対象としたpost-IR IRSL年代測定; 紀伊山地における事例

小形 学; 小松 哲也; 中西 利典

no journal, , 

河成段丘に代わる過去の河床高度を近似する離水河成地形を認定し、それらの離水時期の制約から隆起速度を推定する手法の一つに穿入蛇行跡である環流旧河谷に着目するものがある。本発表では、この手法開発の一環として実施した、紀伊山地の環流旧河谷中の旧河床堆積物のpost-IR IRSL(pIRIR)年代測定の結果について報告する。光曝による年代の初期化(ブリーチ)が不完全な粒子が試料中に混在することが考えられるため、ルミネッセンスの励起温度によってブリーチ率が異なることを利用し、ブリーチの評価を行った。ブリーチ量を基に年代結果を選別することで、年代値のばらつきを抑えた。pIRIR年代測定に基づくと環流旧河谷中の河床堆積物は、MIS8に堆積したものであると考えられた。

口頭

環流旧河谷を用いた河川下刻速度の推定技術の高度化に向けた研究開発

中西 利典; 小松 哲也; 小形 学

no journal, , 

内陸部の河成段丘の乏しい地域において適用できる河川下刻速度の推定手法の一つに穿入蛇行の痕跡地形である環流旧河谷に着目した方法がある。この方法では、河川下刻速度を環流旧河谷に残された旧河床堆積物の現河床からの比高をその堆積年代で除することで得る。本研究開発では、この手法の適用性について紀伊山地を事例に検討した。本発表では、その検討結果について報告する。

口頭

穿入蛇行河川の過去数十万年間の平均下刻速度の推定; 紀伊山地十津川の事例

小松 哲也; 小形 学; 中西 利典; 川村 淳

no journal, , 

日本列島の山地における十万年から数十万年間の隆起速度は、気候段丘の認定・編年に基づく手法を用いて算出されている。しかし、その手法を適用できる山地は、河成段丘が分布する山地に限られる。地層処分技術の信頼性向上という観点からは、河成段丘が分布しない山地における十万$$sim$$数十万年間の隆起速度の推定手法の開発が必要となる。そうした手法の一つとして環流旧河谷の離水年代に基づいて隆起速度に読み替えられる可能性がある下刻速度を算出するものがある。本発表では、この手法開発の一環で紀伊山地の十津川沿いの環流旧河谷を事例に実施した研究内容について説明した。

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

光ルミネッセンス(OSL)年代測定試料採取のためのボーリング調査事例

石原 隆仙*; 細矢 卓志*; 植木 忠正*; 小形 学

no journal, , 

光ルミネッセンス(OSL)年代測定法は、地質環境の長期安定性を評価する上で重要な隆起・侵食速度の推定に利用できる。OSL年代測定は試料が最後に露光した年代の測定を行うため、試料採取の際に試料を露光させないようにする必要がある。試料採取は、各地点の地質などの状況を考慮し、それぞれ塩ビ管を内蔵したトリプルサンプラーを用いて採取する方法と、ダブルコアチューブを用いて採取し、暗幕内で試料の取り出しと梱包をする方法で行った。トリプルサンプラーを用いる手法は、塩ビ管を内蔵するサンプラーを必要とする一方、通常のボーリング作業と同じ作業人員でのサンプリングが可能であり、梱包も1人で可能であった。対して、ダブルコアチューブを用いた手法では、通常のツールスでの掘削が可能だが、暗室の準備、試料の取り出しなど手間と人員を必要とした。どちらの手法を用いるかは、地質,現場環境などに応じて適宜選択する必要がある。

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。

口頭

大深度ボーリングコアを利用したmulti-OSL熱年代法による地殻浅部の古地温構造の復元; 東濃地域における事例

小形 学; King, G. E.*; Herman, F.*; 末岡 茂

no journal, , 

過去10万年の侵食速度は、地質環境の長期安定性を評価する上で重要な情報である。光ルミネッセンス(OSL)熱年代法は、過去数十万年の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、深度数百m以浅の侵食史の評価が期待できる。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侵食速度が速い地域(数mm/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、地表よりも温度の高い地下深部の試料を利用することで、侵食速度が遅い地域にも適用できる可能性がある。本研究では、10万年スケールの侵食速度が0.1mm/yr程度の東濃地域で掘削された「MIZ-1」ボーリングコア(岐阜県瑞浪市; 掘削長1300m)にmulti-OSL熱年代法を適用し、侵食速度が遅い地域に対するOSL熱年代法による古地温構造復元の適用性を検証した。復元された古地温構造は、過去約10万年間は数mm/yrを超えるような侵食が起きていないことを示し、東濃地域の10万年スケールの侵食速度(0.1mm/yr程度)と調和的な結果となった。これらより、侵食速度が遅い地域に対するOSL熱年代法による古地温構造復元の適用性を確認することができた。今後の課題は、OSL熱年代法の適用可能性のより詳細な評価及び最適なカイネティックパラメータの導出方法の確立によるOSL熱年代法の精度・確度の向上である。

口頭

Estimation of emergence age using feldspar OSL dating; Case studies in the Noto Peninsula and the Oi River

小形 学; 塚原 柚子; 川村 淳; 菅野 瑞穂; 西山 成哲*; 末岡 茂; 小松 哲也; 中西 利典*; 安江 健一*

no journal, , 

長石の光励起ルミネッセンス(OSL)年代測定法は適用範囲が数千年から数十万年であり、堆積物に普遍的に含まれる長石粒子を対象とすることから、地形学的時間スケール(数千年から数十万年)での堆積物の編年が可能な方法として期待できる。本発表では、離水地形の離水時期の制約に基づく隆起速度推定技術の高度化の一環として実施中の長石のOSL年代測定による離水時期の推定研究について能登半島(海成地形)と大井川(河成地形)を事例として報告する。

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