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論文

Simultaneous determination of zircon U-Pb age and titanium concentration using LA-ICP-MS for crystallization age and temperature

湯口 貴史*; 石橋 梢*; 坂田 周平*; 横山 立憲; 伊藤 大智*; 小北 康弘; 八木 公史*; 大野 剛*

Lithos, 372-373, p.105682_1 - 105682_9, 2020/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Geochemistry & Geophysics)

ジルコンのU-Pb年代とチタンの濃度を同一スポットで同時に分析することにより、その結晶化年代と結晶化温度がわかる。花崗岩中のジルコンの結晶化年代と結晶化温度を一組のデータとして取得できれば、花崗岩が固化する前のマグマの時間-温度経路を知ることができる。一方で、LA-ICP-MSによる分析で低濃度のチタンを定量することは難しい。本研究では、コリジョン-リアクションセルが搭載された四重極型ICP-MSを用いて、2つの手法により低濃度チタンの定量を試みた。この手法を黒部川花崗岩体(KRG),大崩山花崗岩体(OKG),土岐花崗岩体(TKG),遠野複合深成岩体(TPC)のジルコンに適用して分析したところ、既往研究と整合的なU-Pb年代およびチタン濃度を得た。KRG, OKG, TKG, TCPのジルコンの分析から得られた結晶化年代と結晶化温度から時間-温度経路を推定すると、試料採取されたそれぞれの場所においてジルコンが結晶化温度から急速冷却された時間-温度経路を特徴付けることができる。

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。

論文

北海道北部,幌延地域の新第三系$$sim$$第四系に挟在するテフラのジルコンU-Pbおよびフィッション・トラック年代

丹羽 正和; 雨宮 浩樹*; 代永 佑輔; 小北 康弘; 安江 健一*; 岩野 英樹*; 檀原 徹*; 平田 岳史*

地質学雑誌, 126(5), p.267 - 283, 2020/05

地層の堆積年代の決定や層序対比において有効な指標となるテフラの年代決定手法の高度化のため、北海道幌延地域の新第三系$$sim$$第四系に狭在する3試料のテフラを事例対象として、ジルコンの同一粒子に対しU-Pb年代とフィッション・トラック(FT)年代を求め、堆積年代を推定する手法を適用した。このうち2試料は、最若粒子集団のU-PbとFTの加重平均年代が誤差2$$sigma$$で一致し、降灰テフラの噴出年代を示すと考えられた。もう1試料についても、多くのジルコンでFT年代がU-Pb年代と同等かそれ以上に若返っており、全粒子のFT加重平均年代と最若粒子集団のU-Pb加重平均年代が誤差2$$sigma$$で一致するので、それらがテフラの噴出年代を示すと考えられた。また、本研究で得られた結果は、東西圧縮の地殻変動により、同一層でも西部より東部の方が年代が古くなるという本地域の新第三系$$sim$$第四系における傾向を支持する結果となった。

論文

Crystallization processes of quartz in a granitic magma; Cathodoluminescence zonation pattern controlled by temperature and titanium diffusivity

湯口 貴史*; 小北 康弘; 加藤 丈典*; 横田 倫太郎*; 笹尾 英嗣; 西山 忠男*

Journal of Asian Earth Sciences, 192, p.104289_1 - 104289_16, 2020/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Geosciences, Multidisciplinary)

本研究は、花崗岩質マグマから晶出した石英を用いて、石英の生成メカニズムや結晶化温度からマグマ溜りの冷却プロセスに関する熱的変遷を論じた。本研究では、中部日本の土岐花崗岩体に産出する石英に着目し、(1)石英粒子の形状や産状の情報、(2)石英の結晶内部構造を反映するカソードルミネッセンス(CL)パターン、及び(3)石英中のチタン濃度から算出した結晶化温度を取得することで、石英の連続的な成長様式に関する新知見を得た。土岐花崗岩体の石英は、複数のCLパターンに区分できる。それらのCLパターンの相違は、メルト(マグマ)の温度やメルト中のチタンの拡散性に依存する。石英のCLパターンと結晶化温度条件から、土岐花崗岩体を形成したマグマの冷却温度条件を詳細に区分した。本研究により、マグマ溜りの詳細な熱史の解明に石英を用いたアプローチの有用性が示された。

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。

論文

Role of micropores, mass transfer, and reaction rate in the hydrothermal alteration process of plagioclase in a granitic pluton

湯口 貴史*; 菖蒲澤 花穂*; 小北 康弘*; 八木 公史*; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 西山 忠男*

American Mineralogist, 104(4), p.536 - 556, 2019/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:34.7(Geochemistry & Geophysics)

結晶質岩内部における過去の流体の化学的特性を復元するためには、流体の化学的特性を記録しつつ形成された変質鉱物を研究対象とすることが有効となる。そこで本研究は、中部日本の土岐花崗岩体中に認められる斜長石の熱水変質プロセスを斜長石中の微小孔の役割、物質移動、反応速度の観点から論じ、斜長石の変質をもたらす熱水の化学的特徴の変遷について検討した。斜長石の変質はアルバイト化,カリ長石化、およびイライトの形成により特徴づけられる。本研究では、(1)変質領域と非変質領域の微小孔の分布特性の相違、(2)反応式の構築による斜長石変質に伴う流入・流出成分の解明、(3)イライトK-Arの年代決定に基づく変質年代・温度条件の推定、(4)斜長石の変質をもたらす年代・温度条件における熱水の化学的特徴の時間的な推移について論じた。

口頭

花崗岩体中の斜長石の熱水変質; 微小孔の役割、物質移動および反応速度

湯口 貴史*; 菖蒲澤 花穂*; 小北 康弘*; 八木 公史*; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 西山 忠男*

no journal, , 

結晶質岩内部における過去の流体の化学的特性を復元するためには、流体の化学的特性を記録しつつ形成された変質鉱物を研究対象とすることが有効となる。そこで本研究では、中部日本の土岐花崗岩体中に認められる斜長石の熱水変質プロセスを斜長石中の微小孔の役割、物質移動、反応速度の観点から論じ、斜長石の変質をもたらす熱水の化学的特徴の変遷について言及した。斜長石の変質はアルバイト化, カリ長石化、およびイライトの形成により特徴づけられる。本研究では、(1)変質領域と非変質領域の微小孔の分布特性の相違、(2)反応式の構築による斜長石変質に伴う流入・流出成分の解明、(3)イライトK-Arの年代決定に基づく変質年代・温度条件の推定、および(4)斜長石の変質をもたらす年代・温度条件における熱水の化学的特徴の時間的な推移について論じた。

口頭

東北日本、遠野複合深成岩体の冷却プロセスの推定; 石英の結晶化温度に着目したアプローチ

小北 康弘; 加藤 丈典*; 湯口 貴史*

no journal, , 

花崗岩を含む深成岩体は、地下深部でマグマ溜りが徐冷することにより形成される。珪長質な深成岩は大陸地殻の主要な構成岩石であり、その形成プロセスの解明は、大陸地殻の発達・進化の解明に寄与する。また、深成岩体冷却の温度・時間履歴は、高レベル放射性廃棄物の地層処分事業におけるサイト選定や安全評価のための有用な知見となりうる。深成岩体に産出する石英は、そのチタン濃度から結晶化温度を推定することができ、深成岩体冷却の物理条件の議論に有用である。本研究では、深成岩体の定置から固化に至る冷却プロセスの温度条件を制約することを目的とし、東北日本、遠野複合深成岩体の石英について結晶化温度の推定を行った。遠野岩体は、岩体中央部と周辺部で形成環境の違いが指摘されている。石英中のTi濃度は、中心部で最大287$$pm$$11ppm、周辺部で最大472$$pm$$14ppmとなった。濃度の最低値は、いずれの領域においても検出限界(15ppm)以下となった。Ti濃度の分布幅を石英の結晶化温度の幅と読み替えると、石英が結晶化した温度の幅は、岩相ごとに異なるといえる。このことは、石英が結晶化に要した時間の幅、つまりマグマの冷却時間が各岩相で異なると解釈できる。なお、本研究は発表者が大学在籍時に実施した内容である。

口頭

結晶質岩体に産出する石英の結晶化温度の推定

小北 康弘; 加藤 丈典*; 湯口 貴史*

no journal, , 

マグマ溜りの冷却に伴って生じる結晶質岩内部の割れ目は、地下水流動や物質移行の経路となり、その分布は、結晶質岩体の温度時間履歴(冷却プロセス)と密接な関連がある。珪長質な結晶質岩体において、複数の岩相に共通して石英が産出する場合、岩体の冷却プロセスの推定には、石英に着目する手法が有効である。石英の結晶化温度は、石英に含有されるチタン濃度を基に推定可能である。本研究では、結晶質岩体の冷却温度条件を制約することを目的とし、遠野複合深成岩体に産出する石英のチタン濃度の定量や周辺のチタン含有鉱物の記載を行った。遠野岩体は、含有鉱物や化学組成の違いにより、中心部相, 主岩相, 周辺部相の3岩相に区分されている。それぞれの岩相に産出する石英のチタン濃度をEPMAにより定量した結果、主岩相で最も高い値を示した。この結果は、遠野岩体の既存の形成モデルとは異なる解釈が必要となる。Ti濃度定量結果の妥当性を評価するために、石英周辺の鉱物を観察したところ、いずれの岩相でも、TiO$$_{2}$$を主成分とする鉱物(ルチル)は認められなかった。岩石薄片のX線分析顕微鏡による測定を行った結果、各試料の中にTiを含む領域が認められた。Ti強度には岩相間で相違があり、中心部相で699cps、主岩相で1631cps、周辺部相で2048cpsとなった。石英の周辺にルチルが存在しない場合、石英の結晶化温度を算出するためには、イルメナイトやチタナイト等のTi含有鉱物の存在を検討する必要がある。なお、本研究は、発表者が大学在籍時に実施した内容に、原子力機構での分析結果を加えた内容である。また、本研究で用いた岩石試料は、発表者が大学在籍時に採取した試料である。

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

花崗岩体の石英の結晶化プロセス; 石英のCL累帯パターンとTitaniQ温度計

小北 康弘; 湯口 貴史*; 加藤 丈典*; 横田 倫太郎*; 笹尾 英嗣; 西山 忠男*

no journal, , 

本研究では、中部日本の土岐花崗岩体を対象とし、(1)石英の岩石記載と(2)CL観察、(3)チタン濃度定量分析を組み合わせて議論し、石英の結晶化プロセスについて言及を行う。具体的には、(1)石英の岩石記載では、結晶の外形や産状に着目し、(2)CL観察では、ゾーニングの有無や、ゾーニングの様態に応じてパターン分類を行った。(3)チタン濃度定量分析では、名古屋大学のEPMAを用いて高精度のチタン定量分析を行い、TitaniQ温度計を用いて結晶化温度を決定した。分析の際には、結晶の形状や産状、CLパターンを考慮しつつ分析点を決定した。その結果、石英のCLパターンはオシラトリーゾーニングを含む複数のパターンに区分でき、それらは形状や産状そして結晶化温度と関連を持つことが明らかになった。これらの結果から、石英が冷却する花崗岩質マグマ中で、結晶化プロセスの連続的なイベントを持つことを論じる。また中部日本の土岐花崗岩体は3つの岩相を有するが、石英は3つの岩相で共通して観察される。このため3岩相を通じて産出する石英の結晶化プロセスから、土岐花崗岩体の形成プロセスに関する考察を行う。

口頭

北上山地,遠野複合深成岩体の鉄チタン酸化鉱物の離溶組織と化学組成

小北 康弘; 湯口 貴史*

no journal, , 

本報告では、北上山地の遠野複合深成岩体において産出するイルメナイトについて、離溶組織の記載及び化学組成分析の結果を報告する。イルメナイトの組成像を取得したところ、低輝度の母相中に高輝度のラメラが認められる。ラメラは、イルメナイトの長軸方向に平行に配列しており、高倍率の観察によると、丸みを帯びた境界を有し比較的大きなラメラ(Type-1)や、シャープな境界を有するサブミクロンサイズのラメラ(Type-2), Type-1ラメラ中に分布するさらに小さなスケールのラメラ(Type-3)が存在することを見出された。このような多段階の離溶組織は、マグマ溜りの冷却過程において生じるものであり、その詳細な化学組成分析は、結晶質岩体が経験した温度時間履歴や酸化還元状態の変遷をより高精度に解明することを可能にすると考えられる。なお、本研究で使用した岩石試料は、発表者が大学在籍時に取得したものである。

口頭

ジルコンU-Pb年代とチタン濃度の同時取得; 黒部川花崗岩体,土岐花崗岩体,遠野複合深成岩体を用いたアプローチ

石橋 梢*; 坂田 周平*; 横山 立憲; 伊藤 大智*; 小北 康弘; 八木 公史*; 大野 剛*; 湯口 貴史*

no journal, , 

本研究では、ジルコンのU-Pb年代とチタン濃度の同時定量分析手法を構築し、その手法を黒部川花崗岩体・遠野複合深成岩体・土岐花崗岩体に適用し、手法の妥当性と温度・時間履歴を論じる。U-Pb年代からはジルコンの結晶化年代、チタン濃度からは結晶化温度を導出することができる。結晶中の同一地点から得られた年代・温度の情報をカソードルミネッセンス像観察から推測される内部構造と関連付けることで、単一のジルコンから岩体の温度・時間履歴(冷却プロセス)を議論することができる。このように得られる冷却プロセスは隆起・侵食史の解明にも寄与する。レーザーアブレーション試料導入を備えた誘導結合プラズマ質量分析法による分析には、日本原子力研究開発機構東濃地科学センターのAnalyteG2及びAgilent7700を用いた。$$^{49}$$Tiを分析対象とすることで、同じ質量電荷比をもつイオンの干渉を防ぎチタン定量の信頼性を確保した。分析の結果、U-Pb年代は全ての分析点において年代値を取得することができた(黒部川花崗岩体; 8.88$$pm$$1.20Maから0.45$$pm$$0.35Ma、土岐花崗岩体: 80.72$$pm$$5.11Maから69.41$$pm$$7.29Ma、遠野複合深成岩体: 127.41$$pm$$7.39Maから110.23$$pm$$6.46Ma)。チタン濃度の定量では、濃度が低いことが原因で、黒部川花崗岩体で全23点中20点、土岐花崗岩体で全26点中10点が定量下限を下回る値を示した(定量下限: 1.92-3.35ppm、ガスブランク値の標準偏差の10倍として計算)。一方、遠野複合深成岩体は他2岩体よりもジルコンのチタン濃度が高く、全25点中定量下限を下回ったものは1点のみであった。各岩体の年代値は既存研究のデータと整合的であった。また、遠野複合深成岩体から得られた温度・時間履歴は、約900$$^{circ}$$Cから620$$^{circ}$$Cへ急冷する挙動を示した。このようにチタン濃度が十分に高いことが期待できるジルコンにおいては、本研究の分析条件でU-Pb年代とチタン濃度の同時定量が可能である。

口頭

ジルコンU-Pb年代とチタン濃度の同時定量分析; 大崩山花崗岩体への適用

伊藤 大智*; 石橋 梢*; 坂田 周平*; 横山 立憲; 小北 康弘; 八木 公史*; 大野 剛*; 湯口 貴史*

no journal, , 

本研究では、3岩相から構成される大崩山花崗岩体(黒雲母花崗岩・ホルンブレンド黒雲母花崗岩・ホルンブレンド黒雲母花崗閃緑岩)に対して、ジルコンのカソードルミネッセンス像観察に基づく成長構造の分類およびレーザーアブレーション試料導入を備えた誘導結合プラズマ質量分析法による同一分析地点におけるジルコンU-Pb年代およびチタン濃度の同時定量分析を実施した。U-Pb年代からはジルコンの結晶化年代、チタン濃度からはTi-in-zircon温度計を用いることで結晶化温度を導出できる。この結果から大崩山花崗岩体の温度・時間履歴(冷却プロセス)を論じた。このように得られる冷却プロセスは隆起・侵食史の解明にも寄与する。LA-ICP-MSによる分析には学習院大学のNd:YAGレーザーアブレーション装置(NWR-213)およびトリプル四重極ICP-MS(Agilent8800)を組み合わせたものである。本研究では分析条件を検討し、$$^{48}$$Ti$$^{+}$$が同じ質量電荷比のイオンとの干渉を防ぐために、O$$_{2}$$ガスをリアクションガスとして用いた。それにより、プロダクトイオンとして$$^{48}$$Ti$$^{16}$$O$$^{+}$$が生成され、質量電荷比を変化させ、干渉イオンの除去が可能となる。分析の結果、大崩山花崗岩の3岩相においてU-Pb年代およびチタン濃度が得られ、年代値は大崩山花崗岩体の既存研究や新規に所得した黒雲母K-Ar年代と整合的であった。黒雲母花崗岩の試料から14.6$$pm$$1.1Maから11.8$$pm$$1.3Maの年代値、2.1$$pm$$0.1ppmから27.9$$pm$$1.4ppmのチタン濃度を得た。チタン濃度から得られた結晶化温度は、620-850$$^{circ}$$Cを示した。得られた温度・時間履歴では、岩相間でマグマの冷却プロセスに大きな差異は認められず、ジルコンの冷却温度から黒雲母のK-Arの閉鎖温度までマグマ溜まりの急冷が生じていることが解明された。

口頭

黒部川花崗岩における石英のチタン濃度とカソードルミネッセンス像の関係

山嵜 勇人*; 加藤 丈典*; 小北 康弘; 湯口 貴史*

no journal, , 

黒部川花崗岩はジルコンのU-Pb年代が10-0.8Maであり、地表に露出する花崗岩の中では世界で最も若い岩体であるため(Ito et al., 2013)、年代学的な研究が盛んに行われてきた。また、黒部川花崗岩の祖母谷温泉付近では、優白質岩と優黒質岩が非常に狭い範囲で混在する領域が認められる。本研究の目的は、この優黒質岩と優白質岩の混在領域における岩石学的情報を取得し、それらの形成プロセスを解明する事である。本研究は両岩相の主要鉱物である石英に着目し、カソードルミネッセンス(CL)像から得られる内部構造とチタン(Ti)濃度の関係から、優黒質岩と優白質岩の形成プロセスの相違を論じる。石英のCL像取得は山形大学のSEM-CL (JEOL IT100A + Gatan mini CL)を用いた。化学分析には名古屋大学宇宙地球環境研究所のEPMA (JEOL JCXA-733)を使用した。分析条件はYuguchi et al. (2020)に従った。優黒質岩と優白質岩の石英のCLパターンの特徴として、累帯構造がない点が挙げられる。一方、多くのCLパターンは石英が複数のサブグレインから構成されることを示唆する。この粒子中ではCL像の輝度の明暗とTi濃度が関連せず、CLパターンとTi濃度の関連を示したYuguchi et al. (2020)と異なる結果となった。Ti濃度の最大値は、優黒質岩が44$$pm$$11ppm、優白質岩が116$$pm$$11ppmであり、優黒質岩と優白質岩の石英のTi濃度の含有量には異なった特徴を持つ。これらをWark and Watson (2006)のTitaniQ地質温度計に適用すると、優黒質岩は728$$pm$$116$$^{circ}$$C、優白質岩は869$$pm$$21$$^{circ}$$Cの温度条件が得られた。今後はデータの拡充により両岩相の生成温度の相違を検証する。

口頭

カソードルミネッセンス像およびチタン濃度定量による石英の結晶化プロセス解明; 大崩山花崗岩体を例に

渡邊 みのり*; 加藤 丈典*; 小北 康弘; 湯口 貴史*

no journal, , 

石英は珪長質な深成岩に普遍的に産出する鉱物であり、石英の結晶化プロセスの解明はマグマ溜まりの冷却過程の解明に寄与する。本研究ではカソードルミネッセンス(CL)パターンと微量に含有されるチタン(Ti)濃度の情報から、石英の結晶化プロセスを論じる。研究対象は宮崎県北部の大崩山花崗岩体である。大崩山花崗岩から採取した試料を観察・分析し、CL像およびTi濃度を取得した。石英のCL像取得は山形大学のSEM-CL(JEOL IT100A+Gatan mini CL)を用い、石英中のTi濃度定量は名古屋大学宇宙地球環境研究所のEPMA(JEOL JCXA-733)を用いた。Ti濃度定量の分析条件は、4つの分光結晶(PET)をTiの検出に割り当て、加速電圧15kV, 照射電流60nA, ビーム径20$$mu$$m、1回の測定時間を200s(ピーク: 100s, バックグラウンド: 50sずつ)とし、同一地点で8回(計1,600s)カウントした値を積算することにより1点の定量値を得た。大崩山花崗岩体の石英のCL観察の結果、オシラトリーゾーニングなどの累帯構造を持つ内部構造がしばしば観察される。石英のTi濃度は17$$pm$$11ppmから382$$pm$$10ppmの幅を有し、全点の加重平均は93$$pm$$11ppm(N=148)となった。TiO$$_{2}$$の活動度を1と仮定し、TitaniQ地質温度計(Wark and Watson, 2006)を適用すると、チタン濃度に対応して最高温度が939$$pm$$20$$^{circ}$$C、最低温度が556$$pm$$68$$^{circ}$$Cと導出された。コアのCL低輝度域において比較的高いTi濃度を持つのに対して、リム部の高輝度域でも比較的高いTi濃度を示す。つまり、CLの輝度の明暗とTi濃度が関連しない可能性を示しており、CLパターンとTi濃度の関連を示したYuguchi et al. (2020)と異なる結果となった。

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