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報告書

東濃地科学センターにおける電子プローブマイクロアナライザを用いた化学組成分析に基づき重鉱物組成を迅速に推定するための試料処理及び分析手順

代永 佑輔; 清水 麻由子; 佐野 直美; 植木 忠正; 吉川 清盛*; 丹羽 正和

JAEA-Testing 2018-001, 29 Pages, 2018/07

JAEA-Testing-2018-001.pdf:3.82MB
JAEA-Testing-2018-001-appendix(CD-ROM).zip:1.64MB

高レベル放射性廃棄物などの地層処分における地質環境の長期変動に係る評価のうち、地形や地層構造の変化の評価に関しては、隆起速度と浸食量分布を把握することが不可欠である。そのための有効な手法の一つとして、後背地解析技術がある。東濃地科学センターでは後背地解析に係る個別要素技術開発として、電子プローブマイクロアナライザ(EPMA; 日本電子株式会社製JXA-8530F)による化学組成分析に基づき砕屑物や基盤岩中に存在する重鉱物組成を迅速かつ効率よく推定するための「重鉱物スクリーニング」を実施している。本稿では、重鉱物スクリーニングにおける試料の前処理およびEPMA分析の手順を報告する。

口頭

後背地解析を目的としたEPMAによる重鉱物の高速定量分析

清水 麻由子; 佐野 直美; 植木 忠正; 代永 佑輔; 丹羽 正和

no journal, , 

山地の下流域に分布する砕屑物の後背地解析は、山地の形成過程を把握するうえで特に有用な手法の一つである。放射性廃棄物の地層処分に係る地質環境の予測・評価において考慮すべき因子の一つである地下水流動は、十万年を超えるようなタイムスケールでは、山地の形成に伴う地形変化の影響を受ける可能性がある。そのため過去から現在に至るまでの山地の形成に関する情報は、長期にわたる将来の地質環境を予測する上で重要である。重鉱物には風化に強いものがあり、なかでも固溶体を成す重鉱物は同種の鉱物であっても、化学組成として後背地の岩体の情報を保持していることがある。そのため、重鉱物の種類や存在比に加えて化学組成を知ることは、後背地の岩体と砕屑物を対比する手法として極めて有効である。しかし、偏光顕微鏡を用いた重鉱物の同定では、多量の鉱物粒子を対象とするには非常に手間を要する。このような背景のもとに、東濃地科学センターではこれまでに電子プローブマイクロアナライザ(EPMA)を用いて鉱物の化学組成を分析し、同時に鉱物種の同定や存在比の計測も実施できる手法の開発を進めてきた。本発表では、本手法の前処理や分析の手順について詳しく紹介する。

口頭

Identification of provenance rocks based on EPMA analyses of heavy minerals

清水 麻由子; 佐野 直美; 植木 忠正; 代永 佑輔; 安江 健一*; 丹羽 正和

no journal, , 

Information about mountain formation is significant in the field of geological disposal of high-level radioactive waste, because this affects long-term fluctuation in groundwater flow system. Provenance analysis is one of effective approaches for understanding formation process of mountains. Chemical compositions of heavy minerals, as well as their chronological data, can be an index for identification of provenance rocks. The accurate identification requires the measurement of as many grains as possible. In order to achieve an efficient provenance analysis, we developed a method for quick identification of heavy minerals using an Electron Probe Micro Analyzer (EPMA). This method was applied to the sediments where provenance rocks had lithological variations but similar formation ages. Consequently, the provenance rocks were identified based on chemical compositions of heavy minerals resistant to weathering, such as zircon and ilmenite.

口頭

地質環境の長期安定性に関する研究, 後背地解析技術の開発,2; 岩石・鉱物学に基づく後背地解析指標の検討

植木 忠正; 清水 麻由子; 佐野 直美; 代永 佑輔

no journal, , 

後背地解析では、堆積物とその供給源と考えられる地質体を比較する指標が不可欠であるが、供給源に類似した種類の岩石が分布する地域では後背地の特定が容易ではない。そこで、既存研究で礫層の観察から検討が行われている岐阜県東濃地域を事例対象として、岩石を構成する鉱物種、鉱物の化学組成などの分析を行い、堆積物(東海層群土岐砂礫層)の後背地の指標となる岩石特有の特徴の検討を行った。その結果、礫の場合は岩石の肉眼$$sim$$顕微鏡観察によって得られる特徴、細粒な堆積物中では重鉱物の化学組成やジルコン中の包有物が指標として活用できるという結果が得られた。

口頭

東海層群中のテフラのジルコンU-Pb年代

植木 忠正; 丹羽 正和; 代永 佑輔

no journal, , 

テフラ層は異なる地点の地層の連続性や上下関係を知る鍵層として有用であり、噴出した年代の知られた広域テフラは堆積物の年代を決定するものとして重要である。しかし、新第三紀鮮新世のように古い時代のテフラは保存が悪く、火山ガラスや鉱物の変質などで同定が難しいため、年代軸を決定する鍵層として用いることが難しい場合が多い。本報告では、岐阜県東濃地域中津川市の東海層群中に狭在する鮮新世テフラのジルコンU-Pb年代測定を行い、テフラの同定とより詳細な年代決定を行った。その結果、3.6$$pm$$0.14Maという年代が得られ、既存文献の大田テフラと対比することができた。

口頭

東海層群大田テフラのジルコンU-Pb年代およびフィッション・トラック年代

植木 忠正; 丹羽 正和; 代永 佑輔; 岩野 英樹*; 檀原 徹*

no journal, , 

東海地方に広く分布する鮮新世東海層群には多くのテフラが挟在しており、大田テフラはこのうち代表的な広域テフラである。そのため、大田テフラの年代決定は東海層群の層序と編年の確立に加え、中部日本における同時期の地層の広域対比においても重要である。本研究では、大田テフラの年代をより明確にする目的で、大田テフラ相当とされている岐阜県東濃地域に分布する中津川I・II火山灰層の2層準を対象として、同一ジルコンを用いたU-Pb年代測定およびフィッション・トラック年代測定を行った。その結果、U-Pb年代は3.78$$pm$$0.1Ma、3.90$$pm$$0.11Maの年代が得られた。フィッション・トラック年代は3.74$$pm$$0.24Ma、4.11$$pm$$0.27Maの年代が得られた。これらの年代はテフラの噴出年代であると考えられ、先行研究でのFT年代値とも整合する。この結果は大田テフラの年代決定において先行研究を補完し、中部日本の鮮新統の広域層序と年代整理の上で重要な手がかりとなると考えられる。

口頭

帯磁率異方性を用いた後背地解析; 北海道幌延地域の事例

雨宮 浩樹; 丹羽 正和; 代永 佑輔; 堀内 泰治*

no journal, , 

後背地解析では、堆積物からその供給源や運搬経路の時間的・空間的変遷について検討することとなる。こうした検討に必要な情報の一つが、堆積物の流下方向(古流向)である。本発表では、鮮新-更新世堆積物を対象とした帯磁率異方性を用いた古流向解析の適用性を検討した。対象地域は北海道幌延地域である。その結果、露頭観察と帯磁率異方性測定から推定される古流向は調和的であり、鮮新-更新世堆積物を対象とした古流向解析手法の一つとして帯磁率異方性の測定が有効であることを確認した。また、帯磁率異方性測定結果から判読される古流向は、地形発達史を考慮すると主に更別層堆積時の潮の満ち引きを反映していると推定され、本地域における更別層の堆積環境や丘陵・盆地の形成過程を検討する指標の一つとなりうることがわかった。

口頭

EPMAによる重鉱物の迅速な定量分析を用いた後背地解析; 北海道幌延地域の事例について

代永 佑輔; 佐野 直美; 清水 麻由子; 雨宮 浩樹; 植木 忠正; 丹羽 正和

no journal, , 

後背地解析を実施する上で、限られた露頭やボーリングコアなどの試料から多量の重鉱物を取り出し、EPMAを用いた迅速な定量分析により、後背地の推定を行う手法が開発されてきた。本報告では北海道幌延地域を事例として、堆積岩や苦鉄質岩が後背地となる地域での手法の適用性を検証した。測定試料は、北海道天塩郡幌延町に分布する前期更新統の更別層とした。試料の前処理およびEPMA分析は清水ほかの文献に従い、重鉱物組成を求めた。結果は、問寒別地区東部は主に蛇紋石・クロム鉄鉱・酸化鉄から構成され、天塩山地を構成する蛇紋岩が供給源であることが推測される。一方で、問寒別地区西部及び上幌延地区は主に輝石・角閃石・イルメナイト・チタノマグネタイトから構成され、両地区の間に分布する宗谷丘陵を構成する新第三系の堆積岩が供給源であることが推測される。また、更別層の堆積年代から少なくとも1.0Ma頃には宗谷丘陵が隆起し、堆積物が供給されていたことが考えられる。これは、新里ほかの文献などで推測されている宗谷丘陵の隆起時期などと整合的である。以上のことから、本手法が堆積岩および苦鉄質岩が後背地となる地域においても適用可能であることが確認された。

口頭

宇宙線生成核種法を用いた海成侵食段丘の離水年代の推定; 宮崎県日向市の事例(速報)

末岡 茂; 小松 哲也; 松四 雄騎*; 代永 佑輔; 佐野 直美; 平尾 宣暁*; 植木 忠正; 藤田 奈津子; 國分 陽子; 丹羽 正和

no journal, , 

宇宙線生成核種法を用いて、宮崎県日向市沿岸に分布する海成侵食段丘の離水年代を推定した。試料は、段丘面上で掘削したピットで観察された、基盤岩上面の礫層から採取した。段丘面の離水後に被覆層が一定速度で堆積したと仮定すると、$$^{10}$$Be濃度の測定値はMIS5aの離水と整合的となった。今後は、構成物質の密度の検討や、異なる深度における$$^{10}$$Beの測定により、年代推定の確度を向上させる予定である。

口頭

北海道幌延地域を事例としたEPMAを用いた後背地解析

代永 佑輔; 佐野 直美*; 雨宮 浩樹*; 丹羽 正和; 安江 健一*

no journal, , 

後背地解析を実施する上で、露頭分布に制約がある場合など地域的な制約に係る課題を解決するため、EPMAを用いて後背地推定を行う手法(重鉱物スクリーニング)が開発されてきた。本報告では、堆積岩や苦鉄質岩が後背地となる地域での本手法の適用性を検証した。測定試料は、北海道幌延地域の更別層と、その供給源として推測される天塩山地の白亜系および宗谷丘陵の新第三系とした。その結果、更別層は、問寒別地区東部では蛇紋岩・クロム鉄鉱・酸化鉄、問寒別地区西部では輝石・イルメナイト、幌延地区では角閃石・イルメナイトがそれぞれ卓越し、重鉱物組成の違いが認められた。供給源の岩石では、蛇紋岩は蛇紋石・クロム鉄鉱・酸化鉄、函淵層群は輝石、宗谷夾炭層・勇知層はイルメナイトが卓越する。これら結果から更別層の後背地は、問寒別地区東部は天塩山地、問寒別地区西部・幌延地区は宗谷丘陵が候補の一つと考えられる。特に、幌延地区については白亜系起源の鉱物がほとんど含まれておらず、更別層の堆積時期には既に宗谷丘陵の隆起が進行していたことを示唆する。以上のように、堆積岩や苦鉄質岩が後背地となる地域でも、本手法が適用できる見通しが確認できた。

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