フィッション・トラック

ニュースレター

第27号

20-22

2014年

LA-ICP-MSによるジルコンのU-Pb，U-Th同時年代測定について
伊藤久敏*

Simultaneous U-Pb and U-Th zircon dating approach using LA-ICP-MS
Hisatoshi Ito*
* 電力中央研究所地圏科学領域，Geosphere Science Sector, Central Research Institute of ElectricPower Industry

はじめに測定すべき同位体として， 235 Uの代わりにLA-ICP-MS (Laser Ablation Inductively

230Thを測定する以外，特段の変更は行ってCoupled Plasma Mass Spectrometry)を用いない．実験条件として，表1に示す3通りいたジルコンのU-Pb年代測定法は，ここ数のレーザー照射を行った．

年で数多くの成果が報告されており，国内

図1に，今回最も良好なU-Pb年代が得ら外の地質構造発達史等の理解に大いに貢献れたジルコン粒子（試料名：Toya2-23）のしている．ジルコンのU-Pb年代測定法の強生データを示す．図1A, Bより，若い試料のみは，地球誕生時から第四紀に至る，全地年代測定成功の鍵とも言える 206 Pbと 230 Th球史をカバーできることである．特に，第のシグナルは，バックグラウンドの値とは四紀を対象とする場合，U-Pb年代測定用の明瞭に区別でき， 238 Uの変化とも調和的でデータ取得（最低限206Pb，238Uは必要）とある．但し，206Pb（図1A）は，試料表面の同時に 230 Th（半減期約7.5万年）を測定す

Pb汚染の影響で，レーザー照射開始直後ることで，U-Th年代測定を行い，得られた（図1Aでは30〜35秒付近）で206Pbの値が年代値をU-Pb法とU-Th法の両方を用い，ク高くなっている．年代計算には図1の横軸のロスチェックすることも可能である．この40〜50秒のデータを用いたが，この範囲でような試みは，著者の知る限り，現在までは206Pb/238U比（図1C）や(230Th/232Th)比なされていない．そこで著者は，電中研の（図1D）が安定しており，良好な結果（す所有するLA-ICP-MS装置（LA: New Wave

なわち誤差が小さな結果）が期待できる．

Research UP-213 laser, ICP-MS: Thermo

U-Pb年代測定は，Common Pbの補正を

Fisher Scientiﬁc ELEMENT XR）を用い，207Pbで行い（Williams, 1998），Common

第四紀のジルコンを対象にU-Pb年代（今回Pbの含有率が0〜75%のものをデータとしての場合，238U-206Pb年代）とU-Th年代の同採用した．また， 230 Thの非平衡の補正は時取得を試みている．今回，0.1 Maに噴出

Scharer (1984)に従った．

したとされる洞爺テフラのU-Pb，U-Th同時

U-Th年代測定は，(230Th/232Th)−(238U/年代測定を行った結果を報告する．

232Th)図でFCTが放射平衡になるように補正係数を求め，その値を用い，年代未知試料実験（今回の場合洞爺テフラ）の( 230 Th/ 232 Th)

U-Pb，U-Th同時年代測定を行うにあた−(238U/232Th)図を作成し，アイソクロン年

り，Fish Canyon Tuﬀ (FCT) zirconをスタ代として年代値を求めた．

ンダードとして用いた．実験手法としては，
20年代測定結果と考察られ，U-Pb年代と誤差内で一致する年代が図2に今回得られた洞爺テフラのU-Pb年得られた．

代測定結果を示す．測定した約80粒のジル以上のことから，LA-ICP-MSを用い，U-コンに対し，18粒が1 Ma以下の年代を示

PbとU-Thの同時年代測定が可能であると思し，図2にはこの18粒の年代結果を示した．

われる．今後，他のテフラ等にも本手法を図2より実験2（Exp.2）で誤差の小さい良適用し，本手法の適用性や高度化について好な年代が得られたが，今回の場合，実験検討を進めて行く予定である．

条件の違いではなく，選んだジルコンの違いが年代誤差に影響を与えている可能性が文献高いと考えている．これら18粒から誤差のScharer, U., 1984. The eﬀect of initial

加重平均年代を求めると0.106 0.013 Maが230Th

disequilibrium on young U-Pb

得られ，洞爺テフラの噴出年代と一致する

ages: the Makalu case, Himalaya.

結果が得られた．

Earth Planet. Sci. Lett., 67:191-204.

図3に，図2に示した18粒のジルコンのWilliams I.S., 1998, U‒Th‒Pb(230Th/232Th)−(238U/232Th)図を示す．このgeochronology by ion microprobe.

図 か ら ， U -T h アイ ソ ク ロ ン 年 代 と してRev. Ecol. Geol. 7, 1‒35.

108 16 ka，すなわち0.108 0.016 Maが得
表1．実験条件．

1Experiment 1Experiment 2
Experiment 3

Laser diameter Energy density Ablation depth
[µm]
[µm]
[J/cm2]
40
42040
1230
65
525

Experiment 2: Toya2-23 (0.10±0.01 Ma: U-Pb age)
60,000,000

5,000

40,000,000

4,000

30,000,000

3,000

20,000,000

2,000

10,000,000

1,000

0


C







Time (s)

0.000200.000160.00008

0.008

0.00006

0.006

0.00004

0.004

0.000020.00000Time (s)







0



Time (s)0.00016

0.010

100


0.016

0.00010200

00.00018

0.012

300

10,000,000

0.000200.00012

400

20,000,000

0.018
0.014



500

30,000,000

0.020

0.00014600

40,000,000

0

206Pb/238U
207Pb/235U

0.00018

Ratio for 206Pb/238U



800

700

50,000,000

B

900

206Pb/238U(230Th/232Th)

45
40

0.00014350.00012

300.00010

250.00008

200.00006

150.00004

100.0020.0000250.000

0.00000









Time (s)図1．生データの一例．D中の(230Th/232Th)は放射能比（activity ratio）を示す．

21





D

500

Ratio for (230Th/232Th)

50,000,000

238U
230Th

Counts/s for 230Th

70,000,000

6,000Ratio for 206Pb/238UCounts/s for 238U

7,000

Counts/s for 238U

238U206Pb

60,000,000

Counts/s for 206Pb

70,000,000

Ratio for 207Pb/235U

A21.0Mean = 0.106 0.013 [13%] 95% conf.
Wtd by data-pt errs only, 1 of 18 rej.
MSWD = 5.1, probability = 0.000
Toya1-25

data-point error symbols are 2σ

Toya2-3

Toya2-23

Toya2-32

Toya2-40

0.8
100 µmToya1-3

Age (Ma)

0.6

0.4

0.2

0.0-0.2

Exp. 1

Exp. 2

Exp. 33
図2．U-Pb年代測定結果．

Toya < 1 Ma20

data-point error ellipses are 2σ

230Th/U Age = 108 16 ka

Equiline

MSWD = 3.2, probability = 0.000 on 18 points
230Th/238U = 0.630 0.055

16200 ka

(230Th/232Th)

100 ka1250 ka

8400

4812(238U/232Th)

1620

図3．(230Th/232Th)−(238U/232Th)図．(230Th/232Th)と(238U/232Th)は放射能比を示す．

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