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末岡 茂; 岩野 英樹*; 檀原 徹*; 岡本 晃*; 田上 高広*
フィッション・トラックニュースレター, (35), p.1 - 4, 2022/12
沈み込み帯では、スラブからの脱水によりメルトが生成され火山弧が形成されることはよく知られている。一方で、西南日本前弧域などでは、メルトの生成を伴わないスラブ起源流体の活動が報告されている。このような流体活動は、前弧域における熱輸送・物質移動に関わるのみならず、内陸の地震活動や泥火山の噴出との関連が指摘されている。また、地熱資源の開発や地下重要施設の安全性評価などの社会的な側面からも、その性質の理解が望まれている。本講演では、過去のスラブ起源流体活動の痕跡と考えられる熱水変質帯を対象に、低温領域の熱年代学に基づいて、流体活動の熱的特徴(到達温度,継続期間など)の検討を試みた事例を紹介する。事例対象としたのは、紀伊半島本宮地域と有馬地域の2つで、いずれもスラブ起源流体の湧出が盛んな地域として知られている。本宮地域では、平治川の露頭において、熱水脈およびその近傍の母岩(四万十帯砂岩)を採取した。有馬地域では、白水峡付近の六甲断層露頭から、断層からの距離に応じて基盤岩(風化花崗岩)を採取した。これらの試料から分離したジルコンとアパタイトを対象に、FT法, U-Pb法, (U-Th)/He法による熱年代解析を実施した。しかし、いずれの試料,いずれの熱年代計においても、新しい時代の熱異常は検出できない結果となった。そこで、一次元熱伝導モデルとHeFTy ver. 1.9.3のフォワードモデルに基づいて、熱水活動に伴う冷却年代の空間分布を再現して検証を行った。その結果、熱水温度が150
Cの、1000年程度の加熱期間ではこれらの熱年代計では熱異常の検出は困難と推定された。一方、熱水温度が200-300Cの場合、1000年以下の加熱期間でも、アパタイトFT年代やジルコン(U-Th)/He年代の若返りが期待できる。スラブ起源流体の場合、火山性の熱水と異なり、地表付近で再加熱されないため、熱年代法で熱異常を検出するには、地表付近までどれだけ高温が維持されるかが鍵となる。スラブ起源流体の熱的特徴の把握と熱年代法によるアプローチの適用性のさらなる検証のためには、200-300Cの熱水活動が期待される地域における事例の蓄積が望まれる。
中嶋 徹; 福田 将眞; 長田 充弘; 檀原 徹*; 岩野 英樹*; 末岡 茂
フィッション・トラックニュースレター, (35), p.34 - 36, 2022/12
本発表ではバデリアイトのフィッション・トラック(FT)年代測定の実用化に向け行ったFTエッチング実験の結果と、その簡単な考察を行う。本研究では檀原ほか(1999)で用いられたものと同一試料のバデリアイト(第一稀元素化学工業提供試料)を使用し、NaOH-KOH共融混合液を用いて228度の温度条件で50時間まで段階的なエッチングを行った。その結果、檀原ほか(1999)の報告と同様に研磨痕の拡大、表面の粗面化などバデリアイトがエッチングされる様子が観察された一方で、FTと思しき組織は観察されなかった。研磨痕は拡大する一方でFTがエッチングされなかったことから、バデリアイトのFTは何らかの要因によりエッチングされにくいことが予想される。バデリアイトのFTを観察した研究としてO'Connell et al. (2020)がある。この研究ではTEM観察により、Xeイオントラックが単斜晶系から正方晶系への線状相転移領域(約2.5nm幅)として認定されることを報告している。本研究でFTがエッチングされなかったことは、バデリアイトのFTがアモルファス化しておらず、エッチングされにくいことが原因として考えられる。以上を踏まえると、ジルコンと同様の方法でのバデリアイトFTのエッチングは困難であると予想されるが、TEMやAFMによるlatent trackの観察などFT密度を計測することができれば、熱年代計として使用できる可能性がある。今後もバデリアイトFT法の確立へ向けて可能性を探ってゆく。
福田 将眞; Kohn, B. P.*; 末岡 茂; 檀原 徹*; 岩野 英樹*; 田上 高広*
フィッション・トラックニュースレター, (35), p.7 - 10, 2022/12
ジルコン(U-Th)/He法の年代標準試料を確立する目的で、4つのジルコン試料について(U-Th)/He年代分析を実施した。令和2年度に報告した仁左平ジルコンに引き続いて、3年度は国内の地質試料として、濃飛流紋岩,鷲走ヶ岳月長石流紋岩およびフィッション・トラック法およびU-Pb法の年代標準試料であるMt. Dromedary, OD-3を採用した。結果として、濃飛流紋岩については二次加熱を示唆する年代の若返りが観察されたが、残り3試料については先行研究の既往年代と整合的なデータが得られた。これまで得られている7つのZHeデータを総評すると、先行研究で測定した歌長流紋岩のジルコンが最も単粒子年代のばらつきが小さく、標準試料として適切であると考えられる。今後は、年代のばらつきの原因の探求のため、ジルコン粒子の化学分析や組織観察を行う予定である。
福田 将眞; 鏡味 沙耶
フィッション・トラックニュースレター, (35), p.11 - 14, 2022/12
本研究では、ジルコンのU-Th濃度の定量法として、東濃地科学センターにおいて初めて高温加圧酸分解による湿式分析を試みた。初めにジルコンを900Cで48時間アニーリングさせて、放射線損傷を回復させ、29Mのフッ酸に浸漬させて220Cで70時間加熱して溶液化させた。完全に分解されたことを確認するため、ICP-MS(Agilent 7700x)で検量線法を用いてZr濃度を測定した。結果として、理論値に近いZr濃度が得られたことから今回の条件下で完全に分解されたと考えられる。今後はブランクレベルの低減のため、クリーンブースでの作業や分析器具・条件の選定などについて再検討し、ジルコン(U-Th)/He法におけるU-Th濃度定量の技術整備を目指す。
南 沙樹*; 末岡 茂; 福田 将眞; 長田 充弘; Kohn, B. P.*; 横山 立憲; 鏡味 沙耶; 梶田 侑弥*; 田上 高広*
フィッション・トラックニュースレター, (35), p.22 - 26, 2022/12
一般的に花崗岩は、地下数kmから数十kmの深部で形成される。したがって、最近形成された若い花崗岩が、現在地表に露出する地域では、極めて急速な隆起・削剥が起きている可能性がある。世界的に見ると、約5Maより若い花崗岩の分布は、変動帯に集中している。変動帯にある日本列島でも、飛騨山脈の黒部川花崗岩や、南部フォッサマグナ地域の丹沢トーナル複合岩体などで、ジルコンU-Pb年代測定(閉鎖温度900C以上)により数Ma以内の若い形成年代が報告されている。本研究の対象地域である谷川岳地域は、東北日本弧南部の背弧側に位置し、その地質は主に、後期白亜紀-古第三紀の花崗岩類と、これらに貫入する鮮新世の谷川岳花崗岩類(赤湯岩体・谷川岩体・巻機岩体)から成る。先行研究では、谷川岳花崗岩類について、形成年代を表すジルコンU-Pb年代(約4.0-3.2Ma)と、約280C付近の冷却年代を表す、ジルコンのフィッション・トラック(ZFT)年代(約3.3-2.9Ma)及び、350-400C付近の黒雲母K-Ar年代(約3.9-3.1Ma)などが報告されている。しかし、約280Cより低温域における熱史は不明である。本研究では、後期白亜紀水上石英閃緑岩と谷川岳花崗岩類について、未測定の地点にU-Pb年代測定を実施し、約200C以下の低温側の熱史・削剥史を推定するためにジルコンとアパタイトの(U-Th)/He年代測定(ZHe年代: 閉鎖温度160-200C、AHe年代: 閉鎖温度55-80C)を実施した。その結果、谷川岳花崗岩類は、ジルコンU-Pb年代測定により、約6.0-3.2Maの間に少なくとも3回の異なる時代の貫入によって形成されたことが明らかとなった。また、最近の山地形成に関連した削剥を最も反映していると期待される、AHe年代の閉鎖温度から地表温度(10C)の平均冷却速度は、山頂稜線の東側に位置する巻機岩体と水上石英閃緑岩で13-36C/Ma、稜線西側の谷川岩体の1地点(AHe年代: 約1.2Ma)で36-60C/Maと推定された。稜線東側では、AHe年代が約3.0-2.0Ma頃に集中しており、この時期の急速な削剥が示唆される。AHe年代から得られた削剥速度について、丹沢山地や東北日本弧と比較すると、谷川岳地域の削剥速度は、島弧-島弧衝突帯の丹沢山地や、歪の集中で知られる奥羽脊梁山地のような地殻変動が活発な地域に匹敵することが示唆された。
梶田 侑弥*; 末岡 茂; 福田 将眞; 田上 高広*
フィッション・トラックニュースレター, (35), p.19 - 21, 2022/12
本講演では、東北日本弧前弧域に分布する北上山地を対象に、白亜紀深成岩類のアパタイトフィッション・トラック(AFT)年代、アパタイトヘリウム(AHe)年代のこれまでの結果に、FT長分布を用いた熱史逆解析結果を加えた熱年代学データの解釈を試みる。AFT年代は東縁部の約130Maから西に向かって70Ma程度まで若くなる。一方AHe年代は西縁部の約80Maを除けば約50-30Maにまとまる。北上山地の白亜紀深成岩類のジルコンU-Pb年代は135-120Maでほぼ均一なので、AFTとAHe年代の傾向は岩体の形成年代が原因ではない。またFT長を用いた熱史逆解析結果はいずれも徐冷を示し、短期的な熱イベントの存在は積極的には支持されない。以上を踏まえると、10
年以上のスケールで地殻浅部における熱構造史もしくは隆起・削剥史が東西で異なると考えられる。熱構造史が異なる可能性としては、火山フロントの移動の影響が考えられる。このとき火山フロントはAFT年代の下限である約70MaからAHe年代の上限の約50Maの間に北上山地中央付近にあったと想定されるが、そのような証拠は知られていない。一方で隆起・削剥史が異なる場合、AFT年代からは沿岸部より内陸側を隆起させるような、AHe年代からは東西でほぼ一様な隆起形態が考えられる。10年以上の前弧域の隆起には底付け付加が支配的な要因の一つとなり得る(underplating model)。このunderplating modelでは、島弧横断方向に隆起量の差が見られ、沿岸部よりやや内陸側に隆起のピークを生じるため、AFT年代の東西傾向は説明可能である。また、沈み込むプレート速度が5cm/yr以下ではunderplating modelの隆起が起きないことも示されている。北上山地ではアダカイト質の浄土ヶ浜流紋岩類の活動時期(44.3Ma)には暖かいプレートが沈み込んでいたと考えられ、この時期の前後には底付け付加の隆起が停止していた可能性が高い。その後、底付け付加による隆起は再開したが、沈み込むプレートが交代したことにより、AHe年代に東西で差をもたらすほどの削剥量の違いを生むに至らなかった可能性が考えられる。
長田 充弘; 福田 将眞; 末岡 茂; 中嶋 徹; 梶田 侑弥*; 南 沙樹*; 岡本 晃*; 田上 高広*
フィッション・トラックニュースレター, (35), p.15 - 18, 2022/09
ジルコンを用いた年代測定の標準試料の探求の一環として、照来層群歌長流紋岩中のジルコンについて、U-Pb年代測定を実施した。歌長流紋岩からは、先行研究により約2.30-2.77Maのジルコンフィッション・トラック年代,ジルコン(U-Th)/He年代、および黒雲母K-Ar年代が報告されていた。ジルコンは短柱状から長柱状の自形を呈し、カソードルミネッセンス像観察では明瞭なコア・リム構造や累帯構造を示さない。レーザーアブレーション・マルチコレクター誘導結合プラズマ質量分析装置を用いてU-Pb同位体を測定した。2試料より得られたU-Pb年代は、いずれも2.5-3.0Maを示し、それぞれ2.65
0.16Maおよび2.660.15Maの
U-
Pb加重平均値を得た。得られた年代は、先行研究による閉鎖温度の異なる年代と整合的であるため、歌長流紋岩中のジルコンが標準試料として有効である可能性がある。今後、更なる各種年代、U, Th,希土類元素などの元素濃度の測定から標準試料として適切か検討する。
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。