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山本 祐平; 高橋 嘉夫*; 酒見 泰*; 水野 崇; 天野 健治; 濱 克宏; 清水 洋*
no journal, ,
一般に花崗岩の化学的変質の程度を評価する指標としてはAl, Na, K, Caという主要元素を用いた指標が用いられることが多いが、深部花崗岩においては水岩石反応による花崗岩の変質が非常に緩やかであるために主要元素を用いた指標は感度が悪い。一方、希土類元素(REE)はさまざまな地球化学的プロセスのトレーサーとして有用な元素である。本研究では深部花崗岩と地下水の水岩石反応を評価する指標としてREEが有効かどうかを評価した。その結果、主成分元素を用いた変質の指標が利用できない極初期の変質においても、REEの相対存在度を用いた指標は有効であることがわかった。全岩化学分析と電子顕微鏡観察の結果から、変質過程におけるREEの挙動を支配している主な化学反応はリン酸塩鉱物の溶解沈殿であり、表層の花崗岩と同様であった。またリン酸塩鉱物に加えて、褐簾石もREEのホスト鉱物として重要な役割をはたしており、花崗岩中のREEの相対存在度はこれら複数の鉱物の溶解沈殿を考慮することでうまく説明できた。本研究の結果によって、REEは花崗岩以外の岩石においても水岩石反応を評価する指標として有効である可能性が示された。
山崎 誠子; Zwingmann, H.*; Todd, A.*; 山田 国見; 梅田 浩司; 田上 高広*
no journal, ,
断層岩中の自生粘土鉱物のK-Ar年代測定により、断層の活動時期が推定できる可能性が指摘されてきたが、測定試料中に原岩の砕屑物が混入することで年代値が古くなる等、前処理に課題が残されている。近年、より精細なサイズ分別と鉱物学的解析を併せた年代測定が試され、その有効性が示されてきているが、未だ適用性に関する知見が充分蓄積されているとは言い難い。本研究では、断層粘土のK-Ar年代測定法の適用性を検討するため、瑞浪超深地層研究所の主立坑の壁面で見られる土岐花崗岩中の断層から採取された2試料の断層岩のK-Ar年代測定を実施した。本断層は、上位の瑞浪層群を変位させていないことから20Ma以降は活動していないと考えられるが、詳細な年代はわかっていなかった。試料は4つの粒径に分離し、鉱物学的解析も併せて実施した。年代測定の結果、より細粒分ほど若い年代値を示し、新しい自生鉱物が高純度で含まれることが示唆された。また、XRD解析により年代値に影響する砕屑物が検出されなかったフラクションの年代は53-43Maであった。この年代は原岩の各種鉱物の年代から推定された土岐花崗岩の冷却史において、粘土鉱物が安定的に存在し脆性的な断層変形が起こりうる温度範囲とも調和的であり、本断層の活動時期として妥当だと考えられる。
I as an oceanographic tracer in the Japan Sea鈴木 崇史; 皆川 昌幸*; 乙坂 重嘉; 外川 織彦
no journal, ,
ヨウ素129(I)は天然に存在し、原子力利用によって環境中に放出された長寿命放射性核種である。日本海海水の平均滞留時間は数百年程度であるため、原子力利用によって放出されたIは日本海の海水及び物質循環構造を解明するための有用なトレーサーとなりえる可能性がある。そこで日本海の7地点にて試料を採取しI濃度を測定した。得られた結果から(1)日本海の表面海水は天然起源が2%、核実験起源が10%及び再処理工場起源が88%で構成されていること,(2)亜寒帯循環中のI濃度は亜熱帯循環中のそれより高いのは、欧州の再処理工場の影響を受けていること,(3)日本海底層水の滞留時間が約200年であることが示唆された。
佐々木 祥人; 浅野 貴博*; 天野 由記; 佐藤 智文; 岩月 輝希; 吉川 英樹
no journal, ,
微生物活動は、地下における地球化学環境を形成する一つの要因である。地下施設建設時の掘削から埋め戻しにおいては、微生物活動が酸化還元状態に影響を与えることが考えられる。そこで、北海道幌延地下研究施設の深度140mに位置するボーリング孔を利用し、酸化還元状態及び微生物相の変化を定量的な手法により調査した。ボーリング孔にパッカーを設置し大気を遮断し、孔内を還元状態に変化させ2か月間に渡り微生物相の変化を調査した。地下水状態は、パッカー設置後、10日間で還元状態(ORPobs約-480mV)に戻った。全菌数の分析から地下水中の微生物数は、減少した。微生物相の変化を16S rRNAと機能遺伝子を対象としたリアルタイムPCR法により定量的に調査した結果、ドメイン・バクテリア(16S rRNA)金属還元菌(Geobacteracea 16S rRNA),硝酸還元(nirS),脱膣菌(nosZ),メタン酸化菌(pmoA)還元環境になった後に減少した。一方、ドメインアーキア(16s rRNA),硝酸還元菌(nirS),硫酸還元菌(dsr),メタン生成菌(mcrA)が5日目で増加が見られた後に減少する結果となった。それぞれの群は微生物生態学的に密接に関係しているものと考えられる。本調査により、深地層における微生物相の変化は、酸化還元状態の変化に伴い速やかに起こることが明らかになった。
寺島 元基; 岡崎 充宏; 飯島 和毅; 油井 三和
no journal, ,
幌延の深部地下水中の溶存腐植物質共存下におけるEuの溶解度を試験・評価し、NICA-Donnanモデルとその一般化パラメータを用いたシミュレーション値と比較することにより、深部地下水腐植物質の錯形成モデリングへのNICA-Donnanモデルの適用性を調査した。溶解度試験の結果から、Aldrich社製フミン酸の共存によりEuの溶解度は上昇するのに対し、幌延の深部地下水腐植物質が共存する場合には、Euの見かけの溶解度が上昇しないことを確認した。また、NICA-Donnanモデルとその一般化パラメータによるシミュレーション結果は、Aldrich社製フミン酸の共存によるEuの溶解度上昇を比較的よく再現できるのに対し、幌延の深部地下水に溶存した腐植物質共存下におけるEuの見かけの溶解度は再現できないことを確認した。以上の結果は、NICA-Donnanモデルとその一般化パラメータが、深部地下水中の腐植物質と三価核種との錯形成を正しく予測できないことを示唆するものである。
with humic substances studied by time-resolved laser fluorescence spectroscopy and parallel factor analysis斎藤 拓巳*; Lukman, S.*; 青柳 登; 木村 貴海; 長崎 晋也*
no journal, ,
Humic substances are heterogeneous and ill-defined organic nanoparticles widely found in soil and aqueous environments. They are known as effective complexants for inorganic and organic contaminants, mediating their migration through geosphere. In this research, we investigated the binding of Eu to various HS by time-resolved laser fluorescence spectroscopy hyphnated with parallel factor analysis. Time-resolved laser fluorescence spectroscopy (TRLFS) is an analytical technique sensitive to physico-chemical forms of a target fluorescent metal ion, which can be further reinforced by combining with a powerful multivariate data analysis, PARARAC. Binding of Eu to HS purchased from the International and Japanese Humic Substances Societies was examined by TRLFS as a function of pH. A series of TRLFS data obtained for a certain HS were processed by PARAFAC to determine the number, spectra, decays and relative concentrations of factors. Each of the factors has some similarity among different HS, suggesting the presence of similar binding environments in different HS. It was further revealed that there were systematic trends between the spectra, decays and concentrations of the factors and the physical and chemical properties of HS. The observed trends will be used to deduce the characteristics of the different binding environments for Eu in HS.
大貫 敏彦
no journal, ,
微生物による希土類元素の化学状態変化の最近の研究を紹介する。これまでの多くの研究は細胞表面への吸着に関するものであったが、post吸着現象として、細胞表面でのナノ粒子化を発見した。また、微生物起源のMn酸化物では希土類元素の吸着パターンにおいてCeの負異常が現れた。これらは、微生物の関与する特異的な現象である。したがって、微生物は希土類元素の環境中の挙動について、無機的な物質との反応から予想できない挙動をもたらすと考えられる。