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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(OSL)熱年代法は、過去数十万年の超低温領域(数十度以下)の熱史推定を可能とするため、地殻浅部の侵食速度評価ができる。OSL信号は数十万年で飽和するため、OSL熱年代法による侵食速度の定量化は侵食速度の速い地域(数mm/yr以上)に限られる。侵食速度が遅い地域に対しては、ボーリングコアを利用し、長石の赤外光ルミネッセンス(IRSL)から古地温構造を復元することで、熱安定性(すなわち、侵食速度の遅さ)を評価できる。しかし、この手法の研究例は一例しかなく、また、ナトリウム長石を対象としている。本研究では、岐阜県東濃地域と兵庫県六甲山地で掘削されたボーリングコアを用いて、侵食速度が遅い地域に対するカリ長石のOSL熱年代法の適用性を検証した。東濃地域の事例では、深度約1km(約40
C)の試料のIRSL50Cから復元した古地温は現在の地温と一致した。これは、過去から現在まで熱的に安定であったことを示し、東濃地域の侵食速度と整合的な結果となった。この結果より、侵食速度が遅い地域に対するカリ長石のOSL熱年代法による古地温構造復元の適用性を確認した。本発表では、六甲山地の事例についても紹介する。
Bartz, M.*; King, G. E.*; Herman, F.*; Anderson, L.*; 末岡 茂; 塚本 すみ子*; 田上 高広*
no journal, ,
To resolve exhumation histories of the Japanese Alps throughout the Quaternary, we investigate the potential of ultra-low temperature thermochronometers based on the luminescence of feldspar minerals and electron spin resonance (ESR) of quartz minerals, in combination with inverse modelling to derive rock cooling rates and exhumation rates histories at 10
-10
years timescales. We focus on the Tateyama region in the Hida range of the Japanese Alps. In total, 19 new samples were analyzed by luminescence and ESR thermochronometry. While most luminescence signals have already reached saturation, ESR signals (Al and Ti centres) still grow with dose and are suitable for determining finite exhumation rates in the Tateyama region. We used the ESR single aliquot regenerative additive (SARA) dose protocol for dose evaluation including protocol optimization (i.e., preheat-plateau test). We checked for sensitivity changes due to the high-temperature annealing step within the SARA procedure using SARA vs. single aliquot additive dose response, repeated dose points (i.e., recycling ratio) and dose recovery of an artificially zeroed sample. Thermal stabilities of the ESR signals were analysed by using isothermal decay experiments and simulations of the isothermal decay using the experimentally constrained kinetic parameters. Our experiments showed insignificant sensitivity changes during measurements, resulting in Al and Ti ages of between 0.3-0.9 Ma and 0.5-1.1 Ma, respectively. In general, thermal stability is lower for the Al centre compared to that of the Ti centre but simulations yielded valuable thermal stability over Quaternary timescales for both ESR centres. Inversions reveal rock cooling rates on the order of 30-80 deg. C/Ma, much lower than those of the luminescence thermochronometry technique, which helps to resolve erosion rates histories on the order of few mm/a. Thus, preliminary erosion rates of 
1 mm/a within the past 1 Ma could be inverted.
' center by experimental fault slips田中 桐葉; 大橋 聖和*; 武藤 潤*; 岡 壽崇
no journal, ,
電子スピン共鳴(ESR)法を用いた断層活動年代測定法は、断層内物質中の石英の電荷捕獲中心が地震に伴う断層すべりにより完全消滅したこと(ESR信号のゼロイング)を前提としている。しかし、ゼロイングと断層パラメータの関係については、ほとんど理解されていない。過去に行われた高速摩擦実験では、石英中のE'中心のESR信号強度は摩擦仕事率と相関があり、0.6
0.9MW/m
の仕事率で減少し始めることが示唆されている。しかし、より大きな仕事率でゼロイングが起こることを確認するためのデータが不足していた。そこで、すべり速度1m/s、変位量10m、垂直応力1.02.5MPaでの高速摩擦実験を模擬石英ガウジに対して行い、実験前後のガウジに対してESR測定を行った。E'中心のESR信号強度は、摩擦仕事率0.961.4MW/mでは、仕事率の増大とともに減少した。摩擦面近傍の最高温度は0.96MW/mで260C、1.0MW/mで600C、そして1.6MW/mで480Cであることが確認できた。E'中心は
300Cで熱的に不安定になり、それ以上の温度ではより不安定になる。したがって、仕事率増大とともに摩擦熱が大きくなり、ESR信号強度は減少したと考えられる。先行研究の結果を踏まえてESR信号と摩擦仕事率の関係を考察すると、摩擦仕事率が0.6から1.4MW/mの範囲では、仕事率の増大とともにESR信号強度は減少することが明示された。E'中心のESR信号のゼロイングが起こるためには、少なくとも地表から100m以上の深さの地震断層すべりが必要であると考えられる。
King, G. E.*; Wen, X.*; Bartz, M.*; Bossin, L.*; 塚本 すみ子*; Li, Y.*; Herman, F.*; 小形 学; 末岡 茂
no journal, ,
Whereas the luminescence thermochronometry system is limited to areas experiencing very rapid rock cooling (exhumation) of 10s of mm/yr, our data indicate that ESR thermochronometry can resolve rates of 1 mm/yr over Quaternary timescales. To determine a rock cooling history using ESR thermochronometry, signal accumulation and signal thermal loss must be robustly determined within the laboratory. We have collected a series of borehole samples with known isothermal histories to investigate the potential of this technique. Our objective is to use the latter rocks to confirm the validity of our laboratory measurements and data-fitting/numerical models by using the ESR-thermochronometry method to recover their known in-situ temperatures. Specifically, we have investigated known-thermal history samples from the MIZ1 borehole (Japan) and the KTB borehole (Germany). Preliminary data reveal that the ESR dose response and thermal decay of different quartz samples is highly variable. Whereas the Al-centre of some samples exhibits linear dose response to laboratory irradiation up to 15 kGy, the Al-centre of other samples exhibits exponential, or double-exponential growth and saturates at doses of 3-4 kGy. The Ti-centre of most samples is well described by a single saturating exponential function, however samples from the MIZ1 borehole exhibit pronounced sublinearity in the low-dose response region. Furthermore, whereas for some samples the Al-centre is less thermally stable than the Ti-centre, for other samples the inverse is observed. These observations suggest that a uniform measurement protocol and data-fitting approach may not be appropriate for quartz ESR data.