地球環境研究，Vol.26（2024）

ネパール中部小ヒマラヤ帯に発達する高位地形面に関する
光ルミネッセンス（OSL）年代測定
下

岡

順

直＊

八

木

浩

司＊＊

長

友

恒

人＊＊＊

キーワード：ネパール・小ヒマラヤ帯、高位地形面、形成年代、光ルミネッセンス（OSL）年代測定、石英、
海洋酸素同位体ステージ（MIS）2に合流する支流でも大ヒマラヤに最上流域をもつものは、

１．はじめに

高位地形面が上流側に連続するような分布を示し、流域

ネパール中部で大ヒマラヤに横谷を形成するトリスリ

全体が埋積されたかのような分布を示すことがある。こ（Trisuli）川などの河川（図１）は、山麓部海抜 500〜

れら高位地形面は、連続地表付近は赤色化を受け、日本

700 m の小ヒマラヤ側で、河谷沿いに現河床から120〜の地形分類における海洋酸素同位体ステージ（MIS）5e

210 m の位置に東西幅 500〜1,000 m、流路方向に数 km

以前に形成された高位地形面に酷似している。しかし、の広がりで明瞭な平坦面を残す高位地形面（図２のハー調査地域に関する数値年代は、中位地形面についてベリ

フトーン）が発達する（図２－１〜図２－３）。それら

リウム10（10Be）を用いた露出年代データ（Matsushi

図１

調査地域とその周辺地域の地形概観

立正大学地球環境科学部（公財）深田地質研究所・山形大学名誉教授＊＊＊
奈良教育大学名誉教授
＊

＊＊

61

ネパール中部小ヒマラヤ帯に発達する高位地形面に関する光ルミネッセンス（OSL）年代測定（下岡・八木・長友）

図２−１

トリスリ川流域の高位段丘と試料採取地点（ハーフトーンは平坦面を残す高位地形面）

図２−３

マルシャンディ川流域の高位段丘と試料採取地点（ハーフトーンは平坦面を残す高位地形面）

et al . 2017）があるものの、高位地形面に関する年代測
定はこれまで行われていない。そのため、地形面の年代評価を行うことができない。
そこで、ネパール中部の小ヒマラヤを流れるトリスリ
川、ブディガンダキ（Budhi Gandhaki）川、マルシャ
ンディ（Marsyandhi）川の３河川流域において地形地質調査を行った。そして、前述した高位地形面を構成する層上部について光ルミネッセンス（Optically stimulated
luminescence, OSL）年代測定を実施したので報告する。
OSL 年代測定（Huntley et al . 1985）は、太陽光を浴びることで鉱物中の OSL 信号がゼロリセット（年代の初期化）された風成・水成堆積物などに対して有効な年代測定法である。OSL 年代は、イベントの発生によってゼロリセットされてから現在までに蓄積した放射線量（蓄積線量）と、一年間に吸収する放射線量（年間線量）を見積もり、蓄積線量を年間線量で除することで求まる。
本研究では OSL 年代を求め、高位地形面の形成・離水年代の推定を試みた。
図２−２

62

ブディガンダキ川流域の高位段丘と試料採取地点（ハーフトーンは平坦面を残す高位地形面）

地球環境研究，Vol.26（2024）

蓄積線量は、粒径100 µm 程度の石英粒子を対象とする

２．試料採取および試料処理

石英粗粒子法を用いた OSL 測定で求めるため、Shitaoka

ネパール中部小ヒマラヤ帯河谷を埋積するような高位

et al .（2012）が採用した手順に準じて、試料処理を行っの地形面は、段丘面頂部から谷底に達するような100 m

た。はじめに、試料を水中で砕いて撹拌後、沈殿した鉱以上の厚い砂礫質堆積物から構成される。それら堆積物

物を取り出した。取り出した鉱物試料は、10％過酸化水

はいずれも中部に厚さ50 m 以上で巨礫を含む不淘汰の素水で12時間処理と、20％塩酸溶液で60分間処理後に超土石流堆積物を挟んでいる（図３）。OSL 年代測定の試

純水で洗浄してから乾燥させた。乾燥後、標準篩で粒度

料は、トリスリ川、ブディガンダキ川、マルシャンディを50〜250 µm に揃えた後、永久磁石で磁性鉱物を除去

川の３つの河川に発達する高位地形面の離水層準を示す

した。そして、残った非磁性鉱物を20％フッ化水素酸溶

砂質シルトを採取した。

液で90分処理と46％フッ化水素酸溶液で10分処理を繰り

トリスリ川では、１地点（Majhitar）の１層準から上返し、石英のみに純化した。最後に75〜150 µm に粒度

半 部 と 下 半 部 で ２ 試 料（sample 1_upper と sample 1_を調整した。試料が石英に純化されているかについては、

lower）を採取した。ブディガンダキ川では、１地点

石英が赤外光ルミネッセンス（IRSL）測定では発光し（Salyantar）の１層準から１試料（sample 2）を採取しない特性を利用して IRSL 測定を行い、IRSL 信号がほぼた。マルシャンディ川では、２地点（Thati Pokhari とバックグラウンドレベルであることから石英にほぼ純化

Palumtar）で１層準ずつ２試料（sample 3と sample 4）

されていることを確認した。処理した試料は、以下におを採取した。以上、合計５試料について OSL 年代測定

いてナチュラル試料と称する。

を行った。試料は、暗幕を使って遮光した状態で、露光している露頭断面の表面を数 cm 程度削り落とした後、遮光できるアルミ袋に土壌を採取した。

20±1.3 kam
19±1.9 ka
22±1.4 ka
27±2.0 ka
28±1.6 ka

図３

ネパール・小ヒマラヤ３河川試料採取地点における柱状図と OSL 年代
柱状図の斜線は基盤岩、砂礫質堆積物は土石流堆積物を挟む

63

ネパール中部小ヒマラヤ帯に発達する高位地形面に関する光ルミネッセンス（OSL）年代測定（下岡・八木・長友）

表１
Step

SAR 法による OSL 測定手順

Treatment

Observed（a）1

Give dose, D i-

2Preheat（230℃ for 60 s）-

3

Stimulate for 100 s at 125℃

Li

4Give test dose, 5 Gy-

5Cut heat（160℃）-

6

Stimulate for 100 s at 125℃

Ti

7

Stimulate for 40 s at 50℃-

8Return to 1-（a）Step 1: For the natural sample, i ＝0 and D 0 ＝0 Gy.

３．OSL 年代測定
蓄 積 線 量 評 価 は、Single aliquot regenerative-dose（SAR）法（Murray and Wintle 2000）を採用した。OSL

図４

ナチュラル試料および0 Gy、120 Gy におけるOSL 減衰曲線と、感度補正された生長曲線

測定には、立正大学に設置している OSL 自動測定装置
NRL-99-OSTL2-KU（下岡ほか 2015）を使用した。OSL

水比補正を行った。なお、蓄積線量評価に粒径75〜150

自動測定装置に装着した小型 X 線管球による放射線照μm 程度の石英を用いたので、年間線量評価は、年間β

射は、線量率5.0±1.6 Gy/ 分（下岡ほか 2015）とした。

線量、年間γ線量および年間宇宙線量の和で求めた。ナ

SAR 法による OSL 測定手順を表１に示す。SAR 法によチュラル試料はフッ化水素酸溶液処理により、石英の表る OSL 測定では、
表１のように一連の再現線量測定（Li）

面をエッチングしたため、α線に起因するルミネッセンと感度補正用のテストドーズ測定（Ti）から構成され、スは含まれない。そのため、今回の年間線量評価には年これらから感度補正された OSL 信号（Li/Ti）を求めた。

間α線量は含まない。年間宇宙線量は、採取した試料がそして、感度補正された OSL 信号を求める測定を繰り

表層に近いことから、0.15 mGy/ 年とした。

返し、感度補正された生長曲線を求め、ナチュラル試料の感度補正された OSL 信号（Ln/Tn）を内挿して等価線量を求めた（図４）。

４．結果と考察OSL 測定前のプレヒート温度条件は、本研究の５試

プレヒート温度条件については、sample 1_upper では

料を代表させて sample 1_upper と sample 2のナチュラ

220℃におけるみかけの等価線量がやや高いものの200〜

ル試料を用いて求めた。まず、200〜300℃（保持時間60

260℃にかけて、sample 2では200〜240℃にかけて、み秒）までプレヒート温度を20℃間隔で変化させてみかけ

かけの等価線量がほぼ一定となるプラトー領域になったの等価線量を求めた。そして、みかけの等価線量が安定（図５）。これらの結果を基に、本研究における OSL 測する領域（プラトー領域）から決定した。SAR 法によ定のプレヒート温度条件は、230℃を採用した。

る繰り返し測定のためのカットヒート条件は、160℃とした。ホットブリーチ条件は、250℃で40秒とした。

次に、Dose recovery test（n ＝４〜５）を行い、SAR
法の測定条件が試料に適合しているか判定した。まず、

年間線量評価は、まず、試料採取後に試料を乾燥させ試料の OSL 信号を人為的にゼロリセット後に人工照射しるとともに、含水比を計測した。その後、試料30 g を秤た60 Gy に対し、プレヒート条件230℃を用いた OSL 測量して所定のプラスチックケースに封入した。そして、定で再現した等価線量との比（線量比）を求めた。その旧キャンベラジャパン株式会社製7229P-7500S-2019ゲル

結果、線量比は sample 1_upper では1.02±0.12、sample 2

マニウム半導体検出器（下岡ほか 2018）を用いたγ線では0.74±0.07であった。Wintle and Murray（2006）のスペクトル法（長友 1991）で U、Th、K 濃度を計測し判定基準を基にすると、線量比が0.9〜1.1以内の場合、た。線量率への換算式（Guérin et al . 2011）により、計決定した測定条件は適合していると判断する。sample 1

測した U、Th、K 濃度から年間α線量、年間β線量、の線量比はこの判断基準に適合するが、sample 2の線量

年間γ線量を計算した。換算式を用いて計算する際、含比は判定基準よりやや低いので、線量評価が過小評価に64地球環境研究，Vol.26（2024）

以上の結果から、蓄積線量を年間線量で除することで200

OSL 年代を求めた。トリスリ川で採取した試料では、Apparent dose (Gy)Sample 1_upper

１地点の１層準から上半部（sample 1_upper）と下半150部（sample 1_lower）でそれぞれ19 ka と22 ka となった。
上半部の sample 1_upper については、過分散が20％以100上であることから OSL 信号が完全にゼロリセットされていない可能性はあるものの、sample 1_lower の OSL
年代と比較すると層序的には矛盾しない結果であった。

50

このことから、sample 1_upper の年代が19 ka よりも若0Apparent dose (Gy)

250

200

220

240
260
280
Temperature (ºC)

300

く見積もられる可能性はあるものの、年代推定できていると考える。
ブディガンダキ川から採取した sample 2の OSL 年代

Sample 2は、20 ka であった。この試料の蓄積線量の過分散は20％200と判定ライン上にあるものの、他試料の結果と比較して150

マルシャンディ川から採取した sample 3は27回の複堆積年代の推定はできていると考える。
数回測定のうち、等価線量を評価できた測定は５回で100あった。ナチュラル試料の感度補正された OSL 信号のほとんどが、感度補正された生長曲線の OSL 強度を超50えてしまったことが原因である。つまり、sample 3の蓄

0

図５

200

220

240
260
280
Temperature (ºC)

300

プレヒート温度ごとの見かけの等価線量とプラトー領域（点線）

積線量の過分散は20％を下回っているが、実際には等価線量が160 Gy より大きいものが多いことから、試料としては光によるゼロリセットが部分的な可能性が高い。ただし、マルシャンディ川から採取した２試料（sample 3と sample 4）については、それぞれ27 ka と28 ka と得なる可能性がある。今回は、sample 1の結果を基に、測られており両者はよく一致した。このことから、堆積年定条件を決定した。

代の推定ができていると考える。

この測定条件を用い、SAR 法による OSL 測定を複数回以上より、調査地域の高位地形面に関する OSL 年代（n ＝27〜36）行った。そして、等価線量の分布を Radial

は、約19〜28 ka となった。OSL 年代が約19〜28 ka のplots（Vermeesch 2009）で表示した（図６）。蓄積線量間に収まったことから、３つの河川に発達する高位地形

は、等価線量の分布より Central age model（Galbraith

面の離水層準は MIS 2におけるイベントであると推定さ

et al . 1999）を採用して評価した（表２）。なお、等価線れる。マルシャンディ川沿いの中位地形面については、

量 の 過 分 散（overdispersion: σOD） は、 ５ 試 料 で11〜

Matsushi et al .（2017）が加速器質量分析計を用いた石26％であった。Olley et al .（2004）では、蓄積線量の過

英中の宇宙線起源のベリリウム10（10Be）による露出年

分散が20％以下の場合は、光によるゼロリセットが十分代を測定し、3.6〜4.1 ka を報告している。今回の高位地なされているとしている。sample 1_upper は蓄積線量形面の OSL 年代はこれと矛盾しない。このことから、の過分散が26％であるため、光によるゼロリセットが不

高位地形面の形成・離水年代は、最終氷期にあたる20〜十分である可能性がある。また、sample 2は蓄積線量の30 ka 頃と考えられる。この年代は、MIS 2に相当する。

過分散が20％と判定ライン上にあるため、こちらも完全

今後は、OSL 年代の地形学的な解釈を含め、高位地にゼロリセットされていない可能性はある。その他の試形面の年代から河川の下刻速度を求め、さらに下位地形料については、光によるゼロリセットは十分と判断した。

面の年代とあわせて、調査地域における地形形成プロセ

年間線量は、γ線スペクトル法で計算した U、Th、Kスの解明を目指したい。

濃度から含水比補正した線量率に換算して評価した。その結果を表２に示す。

65

ネパール中部小ヒマラヤ帯に発達する高位地形面に関する光ルミネッセンス（OSL）年代測定（下岡・八木・長友）

表２

Th
（ppm）

K
（wt%）

Tr.R. 10/27

93.8±8.726

5.84±0.12

23.07±0.61

2.04±0.08

104.90±0.22

19±1.9Tr.R. 10/36

109.9±5.2

117.05±0.12

23.74±0.61

1.99±0.08

154.93±0.23

22±1.4

Sample 1_upper
n=10Standardised Estimate

Bd.R. 16/27
91.9±5.1
20
5.05±0.12 24.41±0.61 2.35±0.08
184.69±0.15 20±1.3
Mr.R. 5/27
110.6±9.2
145.22±0.12 24.88±0.61 2.06±0.08
304.04±0.10 27±2.0
Mr.R. 16/27 115.8±4.7
124.51±0.12 24.75±0.61 1.76±0.08
194.08±0.16 28±1.6
a: number of aliquots, accepted / measured, b: CAM - Central Age Model, c: overdispersion value,
d: for coarse grains method
Tr.R.: Trisuli River, Bd.R.: Budhi Gandhaki River, Mr.R.: Marsyandhi River

Sample 1_lower
n=10

Relative Error (%)

Relative Error (%)

Precision

Precision

Sample 3n= 5

Relative Error (%)

Relative Error (%)

Precision

Precision

Sample 4
n=16Dose (Gy)

Relative Error (%)
Precision
図６
66

Radial plots（Vermeesch 2009）による各試料の等価線量分布

Dose (Gy)Sample 2
n=16Dose (Gy)Standardised Estimate

U
（ppm）

Dose (Gy)Standardised Estimate

σODc
（%）

Dose (Gy)Standardised Estimate

1
upper
1
lower
2
3
4

Water
Annual
OSL age
contentdosed（ka）（%） （mGy/a）

Paleodoseb
（Gy）

na

Standardised Estimate

SampleNo.

OSL 測定結果

地球環境研究，Vol.26（2024）

謝辞
本稿は、日本地理学会2019年春季学術大会（八木ほか
2019）および16th LED conference（Shitaoka et al . 2021）で発表した内容の一部を加筆修正したものである。本測定には、日本学術振興会科研費基盤研究（B）19H01368

deep-sea sediments using single grains of quartz: acomparison with radiocarbon. Sedimentary Geology, 169,
175-189.
Shitaoka, Y., Maemoku, H. and Nagatomo, T.（2012）Quartz
OSL dating of sand dunes in Ghaggar basin, northwestern
India. Geochronometria, 39, 221-226.

の一部を使用した。また、匿名査読者からのコメントに

下岡順直・波多野智・田邊和明・森美比古・青木智史・阪江より、本稿は改善された。記して感謝申し上げます。

修（2015）OSL/TL 自動測定装置 NRL-99-OSTL2-KU の設計製作と X 線管球の線量率較正．地球環境研究，17，107-

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Olley, J.M.（1999）Optical dating of single and multiple
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Australia: part 1, experimental design and statisticalmodels. Archaeometry, 41, 339-364.
Guérin, G., Mercier, N. and Adamiec, G.（2011）Dose-rate
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Huntley, D.J., Godfrey-Smith, D.I. and Thewalt, M.L.W.
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長友恒人（1991）TL および ESR 年代測定のための年間線量率の測定．月刊地球，13-4，249-253.
Olley, J.M., De Deckker, P., Roberts, R.G., Fifield, L.K.,
Yoshida, H. and Hancock, G.（2004）Optical dating of110.
下岡順直・清水隆一・北沢俊幸・川野良信（2018）ゲルマニ
ウム半導体検出器を用いたγ線スペクトロメトリーのシス
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Shitaoka, Y., Yagi, H., Nagatomo, T. and Matsushi, Y.（2021）
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Vermeesch, P.（2009）RadialPlotter: A Java application forfission track, luminescence and other radial plots.
Radiation Measurements, 44, 409-410.
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八木浩司・下岡順直・長友恒人・松四雄騎・檜垣大助（2019）ネパール中部・小ヒマラヤ帯の河谷を埋積するように発達する高位段丘とその形成年代．日本地理学会発表要旨集（2019年春季学術大会），95，133.

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ネパール中部小ヒマラヤ帯に発達する高位地形面に関する光ルミネッセンス（OSL）年代測定（下岡・八木・長友）

OSL dating relevant to formative ages of Higher terraces burring valleys
in the central Lesser Nepal Himalayas
SHITAOKA Yorinao ＊ , YAGI Hiroshi ＊＊ , NAGATOMO Tsuneto ＊＊＊Faculty of Geo-environmental Science, Rissho University
Fukada Geological Institute, Emeritus professor of Yamagata University＊＊＊
Emeritus professor of Nara University of Education＊＊＊

Abstract：
In the foothills of the Lesser Himalayan side at 500-700 m above sea level, with rivers that form lateral valleys in
the Greater Himalayas of central Nepal, a high terrace surface has developed along the river valley at 120–210 m
above the present river bed. The bed has an east–west width of 500-1,000 m and a channel direction of several
kilometers, leaving a clear flat surface. These high terrace surfaces, which are reddened near the continuous
ground surface, closely resemble high terrace surfaces formed before Marine Oxygen Isotope Stage（MIS）5e in
the Japanese landform classification. However, in this study area, no dating of the higher terrace surfaces has been
conducted yet.
We conducted geomorphological and geological surveys of three river basins in the Lesser Himalayas of central
Nepal: Trisuli, Budhi Gandhaki, and Marsyandhi. Additionally, we conducted Optically Stimulated Luminescence（OSL）dating of the upper part of the high terrace surfaces described above.
Five samples were collected from sandy silt relevant to the high terrace surfaces in three rivers for OSL dating.
Quartz of ca. 75-150 µm diameter was separated from all samples. Quartz OSL measurements were taken using an
OSL/TL reader（NRL-99-OSTL2-KU; Neoark Corp.）. Irradiation was done using a small X-ray tube（dose rate 0.16
Gy/s）built into the OSL reader. Dose–response curves for paleodose estimation were constructed using the single
aliquot regenerative dose（SAR）procedure. Annual doses were measured using a gamma-ray spectrometer. All
OSL ages were ca. 19–28 ka. Results show that the formative ages of these high terrace surfaces were in MIS 2.
Key words： lesser Nepal Himalayas, higher terraces, formative ages, optically stimulated luminescence（OSL）dating,quartz, marine oxygen isotope stage（MIS）2

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