フィッション・トラック

ニュースレター第 19 号

67-69

2006 年

湖沼堆積物のルミネッセンス特性
伊藤一充*・長谷部徳子**・雁沢好博***・柏谷健二**

Luminescence Characteristics of lake sediments
Kazumi Ito*, Noriko Hasebe**, Yoshihiro Ganzawa*** and Kenji Kashiwaya***

金沢大学理学部地球学教室， Dept. Earth Sciences, Kanazawa Univ.

** 金 沢 大 学 自 然 計 測 応 用 研 究 セ ン タ ー , Institute of Nature and Environmental Technology,
Kanazawa Univ.
*** 北海道教育大学函館分校, Hokkaido University of Education, Hakodate Campus

はじめにネッセンスである．出てきた光の強さ（ルミネッ

湖沼堆積物は陸域の過去の環境変動の記録を保センスの強さ）と蓄積したエネルギーの量，つま持しており，それに年代軸を入れることは，多くり蓄積した放射線量とを比べることで，年代測定の情報を得るために重要である．湖沼堆積物の年に応用したものがルミネッセンス年代測定法であ代決定は， 14C 法や 137Cs 法などから求めた年代る．年代はこの蓄積線量を 1 年間でその試料が浴と堆積物の物理量変動を合わせることで精度よくびる放射線量で除する事で求める．

行われてきた．しかし， 5 万年より古いところに本研究の着眼点なるとその年代幅に適応できる手法の少なさから年代を決めるのが困難になる．ルミネッセンス年ルミネッセンスを得る励起法として，赤外線に代測定法は 14C 法や 137Cs 法， 10Be 法とは異なるよ

地学現象に対応した方法であり，第四紀中~後期

Luminescence : IRSL ） と 熱 に よ る 励 起の年代決定を得意としている．従来は石英・長石（ Thermoluminescence : TL ）を試み，最適ななどの単一鉱物に適用されることが多かったが，測定条件を探った．その後，蓄積線量とルミネッ試料の量が限定され，かつ細粒である場合の湖沼センス強度の関係を求め，粒度や有機物の有無が堆積物のコア試料では鉱物分離を施すことは難し与える影響を調べた．また，ルミネッセンス年代い．よって本研究では鉱物複合体としての湖沼堆がどのようにリセットされるかを確認するために積物のルミネッセンス特性を調べ，年代測定の可光曝実験を行った．最後に，測定できる年代幅を能性について吟味した．

知るために飽和線量を調べた．

ルミネッセンス年代測定法

試料採取地点と調整る

励起（Infrared

Stimulated

天然に存在する U や Th などの放射性物質から

本研究で用いる湖底堆積物試料は，ロシア共和の放射線や宇宙線が岩石鉱物中に吸収されると，国シベリア南東部の丘陵地帯に位置するバイカル

その吸収したエネルギーの大部分は熱や光となっ湖の中央湖盆（ Central Basin ）の水深 1620mて放出される．しかし，吸収された成分のうちので採取された．その場所で 1999 年に採取した表ごく一部はすぐには熱や光にならないで長い期間

層柱状試料の上部から 25˜33cm の地点のものを鉱物中に蓄積する．この鉱物を加熱や光などで刺本研究の試料とした．詳細は佐々木(2002MS)に激（励起）すると，蓄積していたエネルギーを光載っている．

として放出する．この光，または発光現象がルミ

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図２ ＲＴＬ生データの例．有機物を除去していな
い１１~１７μｍの試料を使用．温度とその時出てきたルミネッセンスの強度の関係を示した．

図1

測定手順

実験方法
試料を 6˜11μm ， 11˜17μm ， 17˜32μm ，75˜125μm の 4 つの粒径に篩を用いて分けた．
未分離の試料も合わせて 5 試料用意した．また，
図３ 図２から得たシグナルと線量の関係から引いた検量線の図．仮想Ｄｅ（丸点）のシグナルも載せる．

11˜17μm と未分離の 2 つは， H2 O2 処理をして有機物を除去した試料も用意した．それぞれから各々2mg 取り，それをアルミディスクに乗せ，して得たシグナルから引いた検量線の直線性はよ

IRSL 測定装置， Red TL （ RTL ）測定装置およかった．しかし，仮想 De は多く見積もられ，そび Blue TL （ BTL ）測定装置を用いて測定した．の量の平均は約 25Gy だった（図 3 ）． 5 つすべ

本研究では dose recovery test という実験をての試料で同様の結果が得られ，粒径による影響行った．これは，既に光曝によってルミネッセンがないことがわかった．有機物を除去したものでスがゼロ・リセットまたは減衰された試料に対しも同様に，ピークは 250℃付近に立ち，検量線のて，仮想 De として既知の線量を与え，それを検直線性は良いが， De は多く見積もられた．仮想量線から見積もれるかを調べるテストである（測De の見積もりの障害となる高温域のルミネッセ

定手順は図 1 に記載）．

ンスは有機物起源ではないことがわかった．
光曝実験から， 250℃で放出されるルミネッセ

結果・考察

ンスは光曝によって減少するものの，高温域のルまず RTL 測定結果を紹介する．ルミネッセンスミネッセンスが増加し，これが De 見積もりの障は 250℃で強度が最も強いものの，仮想 De を与害になることが分かった．

えた後のはじめての測定時のみ，高温域でもピー飽和線量を知るために最大 960Gy まで照射しクが見られた（図 2 ）． 250℃付近の強度を積算

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関関係が見られないものが約半数あるなど，未だに妥当な測定条件が決められなかった．そのため
仮想 De についての議論をすることも妥当ではな
いと判断した．

まとめ
今回は主に RTL と IRSL を行ったが，まとめはRTL のみ行う．今回，実験で決めた測定条件下では，粒径や有機物の有無にかかわらず，ルミネッセンス特性に差異は見られなかった．よって実際の De 測定では粒径分離・有機物の除去を行わな

図４ 飽和線量を知るために，９６０Ｇｙまで照射したときの線量とシグナルの関係．

くても問題はないと推測する．また，仮想 De を多く見積もってしまったが，その原因の一つとした．検量線は 500Gy くらいから直線ではなく曲て光曝により高温域にルミネッセンスを発するサ線関係になってきたので，そのうち飽和することイトが生じたことが考えられる．しかし，検量線が推測できるが，今回の実験では飽和までには至の直線性がよかったことから，この過剰な線量をらなかった（図 4 ）．また，バイカル湖で放射性見積もることが出来れば， De 測定の可能性も出物質の濃度を測定した他の研究（井上源喜ほか,てくると思われる．

1998 ）から，仮の年間線量を算出した．その仮の値から， 960Gy がどのくらいの年代に相当す謝辞るかを推測したところ， 140ka であった．

本研究は三谷研究開発支援財団の平成１７年度

また BTL については，ピークの立ち方などの点研究助成金によった．

において RTL とほぼ同じであった．
IRSL はプレヒート温度・時間やカットヒート温度・時間を変化させたが，検量線には有意な相69