フィッション・トラック

ニュースレター第 19 号

57-60

2006 年

石英単粒子分割法による海成段丘堆積物の赤色 TL 年代測定
篠原緑*，東剛*，鴈澤好博*

A new Red-thermoluminescence dating of marine terrace deposits
using divided single grain regeneration method
Midori Shinohara*, Tsuyoshi Azuma*, Yoshihiro Ganzawa**北海道教育大学函館校

Hokkaido University of Education, Hakodate Campus

はじめに

これを「石英単粒子分割法（ Divided single grain

Aitken （ 1995 ）にまとめられた TL による堆積regeneration method; DSGR ）」と呼ぶことにする．

物の年代測定は，多数の粒子を用いた粒子群の平以下，その概要について述べる．

均的年代を求める方法である．しかし，堆積物に試料含まれる粒子は異なる時代において、様々な供給源 か ら も た ら さ れ る ． し た が っ て ， Duller

青森県東部上北平野は，厚い海成更新統が発達（ 1994 ）が述べているように，堆積物には太陽光のよい 4 段の海成段丘をなしている（桑原, 2004 ）．

曝を受けてよくブリーチされた粒子と，不完全な

本研究では，青森県東北町舟ヶ沢周辺に分布する光曝のためにブリーチが不十分な粒子が混在して高館段丘構成層の高館層を対象とした．高館段丘いるため，その平均年代は，期待年代より古くなの形成期は，段丘を被覆するローム層の最下部にることが一般的である．そのため， 1 粒子毎に堆最終間氷期の時間指標テフラである Toya を介在積 De を評価する必要がある．

することから MIS（海洋酸素同位体比ステージ）
5e （ 116 ~ 130ka ）と考えられている（桑原, 2004 ）．

本論で用いる石英の赤色熱ルミネセンス（ RTL ）は，トラップ電子の安定性にすぐれるため，更新世全体の年代測定への応用が可能である（ Fattahi and Stokes, 2000 ）．しかし，これを堆積物の年代測定に適用する場合，大きな問題がある．
それは RTL が太陽光曝に対して強い抵抗性を持つため，堆積石英にはブリーチされない残留ルミネセンス成分（ residual level ）が残っている点である（ Miallier et al., 1994 ）．年代測定に必要な，石英の最終堆積過程で得られる蓄積線量（ De ）は，見かけの蓄積線量から residual level に相当する残留線量を差し引く必要がある．したがって， RTLにより，真の堆積物の年代値に迫るには，粒子毎に，見かけ蓄積線量及び残留線量の 2 つの情報を評価しなければならない．
本論では， 1 粒子からこの 2 つの情報を得るた
めに，全く新しい発想から，単粒子を 2 つに分割し，それぞれから 2 つの情報を得る試みを行った．

図 1 DSGR 法の測定手順
石英単粒子の分割片 a からは見かけの De ，分割片 bからは天然石英を完全に光爆した後残留 RTL を検出し，天然 residual level （ Unbleached natural RTLratio; UNRR ）を算出した．その後， a から検出した X線 102Gy 相当の RTL と， b に X 線 102Gy 照射後完全光曝した RTL を比較し，人工放射線を受けた石英の人工照射 residual level （ Unbleached artificial RTL ratio;UARR ）を算出した．

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図2UNRR と UARR の補正をした堆積物の堆積 De の評価方法の例（ Fs̲U ）見かけの De は，天然石英の RTL 強度を SAR 成長線から読み取り 301.6Gy となる．堆積 De は，図 1 の実験からUNRR と UARR の結果を用いて算出した．この例では，堆積 De は 239.1Gy となる．

測定試料（測定コード: Fs_U ）は， Toya 下約 1m

ため，新たなルミネセンス（インパクトルミネセに位置する高館層から採取した．採取層の堆積層ンス）が生じる可能性がある．そのため， 500℃，は上部外浜から海浜相を示し（横山ほか, 2004 ），10 分間でアニールを施した石英を用いて，この実波打ち際で太陽光曝を受けやすい環境にあったと験を行った．

推定される．採取地点は北緯 40 度 46 分 15 秒，東結果

経 141 度 18 分 55 秒である．

a. インパクトルミネセンス

実験

アニールを施した石英を分割した際，約 5Gy に堆積砂は，露頭に垂直方向に約 50cm 掘り込ん相当するインパクトルミネセンスが検出されただところから，太陽光の直射を避けて採取した．

（図 3 ）．このルミネセンスを除去するために，分室内実験では， 6M HCl （ 2 時間）， 6M NaOH （ 2割後の石英を 24% HF で 2 時間処理を施した所，時間）， 24% HF （ 2 時間2 回）の薬品処理を施インパクトルミネセンスは検出されなかった．こした後，ふるい分けを行ない，最終的にハンドピの結果から， DSGR 法を用いる場合には，石英分ッキングにより粒径 850 ~ 500μm の石英を選んだ．ピッキングした単粒子をハンマーと釘で分割し た ． 見 か け の De は SAR （ single aliquotregeneration ）法（ Murry and Wintle, 2000 ）により分割片から求め，残留線量は，他方の分割片から求めた（図 1 ）．そのため，石英の光曝に人工太陽光装置を用い，約 8 時間光曝し，十分なブリーチレベルまで RTL を減衰させた． DSGR 法によって描いた成長曲線から堆積 De を算出する方法を

図 3 アニール石英を分割した際に生じたインパクトルミネセンス
24% HF 処理なしではインパクトルミネセンスが検出されたが， 24% HF2 時間処理後は検出されなかった．

図 2 に示した．
一連の実験手順で石英 33 粒子を分割・測定し，年代を評価した．
一方，石英分割の際，ハンマーで加える衝撃の58

粒子の堆積 De を年間線量で除算したところ，RTL 堆積年代の平均値として， 113.117ka が得られた．この年代範囲は Bassinot et al. （ 1994 ）の酸素同位体曲線の MIS5e から MIS5d に相当する．この Fs_U の年代は桑原（ 2004 ）が推定した高館層の時代 MIS5e とほぼ一致している．

まとめ
本研究では，石英単粒子分割（ DSGR ）法により段丘堆積物の RTL 年代測定を試みた．分割粒子

図 4 Fs̲U の堆積 De の radial plot
堆積 De のうち値が最も低く， 2σを満たす集団は 5 粒子で，その平均値 De は 97.3 14.4Gy となった．

から堆積年代測定に必要な見かけの D e と residual
線量を，同時に見積もることができた． radial plotから得られた 5 粒子の RTL 年代（ 113.1

割後に 24% HF で 2 時間処理をした後，測定を行

17ka ）

は高館段丘の推定年代にほぼ一致した．この結果った．

は，堆積物の年代測定には本論の提案方法が有効であることを示している．今後は，石英がよりブ

b. 堆積 RTL 年代

リーチされやすい堆積環境である、海浜相などのDSGR 法によって評価した 33 粒子の堆積 De は，
6.7

0.8 ~ 581.3

潮間帯成の堆積物を識別して試料を採取し，74Gy と大きなばらつきが見ら

DSGR 法の精度を検討していきたい．

れた．このばらつきは，供給源と時代が異なる粒子が，様々なブリーチレベルにあることを示して謝辞いる．そこで，得られた堆積 De を用いて radial plot

本研究を進めるにあたり，平成 18 年度科学研究を描いた（図 4 ）．堆積物のルミネセンス年代を評費補助金（課題番号: 18540448 ）を利用した．ま価する場合，蓄積線量が低い石英集団は，最終堆た，放射化分析にあたっては，平成 17 年度原研共積時に十分露光を受けたと考えられ，真の堆積年同利用（課題番号: 5126 ）を利用した．統計学に代により近い値を示すと考えられる（ Roberts,ついては，金沢大学自然計測応用研究センター理1998 ）．本研究の堆積 De のうち値が最も低く，学部地球学研究室の長谷部徳子助教授にご指導い2σを満たす集団は 6 粒子で，その平均値 De は 97.3ただいた．高館層の堆積環境に関しては，早稲田14.4Gy となった．

大学理工学総合研究センターの横山芳春博士に多年間線量は，放射化分析で求めた放射性元素濃くの助言をいただいた．以上の方々には深く感謝

度，含水率，宇宙線線量を用いて Adamiec and申し上げる．

Aitken （ 1998 ）に従って決定した（表 1 ）．その結果，年間線量は， 0.86

0.1mGy/a となった． 5

表 1 放射化分析で求めた Fs̲U の放射性元素濃度，含水率（ W. C. ），宇宙線線量（ C. R.）と年間線量（ Da ），堆積蓄積線量（ average De ）， RTL 年代（ average age ）

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引用文献

Miallier, D., Fäin, J., Montaret, M., Pilleyhe, Th.,

Adamiec, G., Aitken, M., 1998, Dose-rate

Sanzelle, S., Soumana, S., 1994, Sun bleaching

conversion factors: update. Ancient TL, 16,of the red TL of qartz: Preliminary

37-50.

observations. Ancient TL, 12, 1-5

Aitken, M. J., 1985, Thermoluminescence dating.

Murray, A. S., Wintle, A. G., 2000, Luminescence

Oxford University, 222p.

dating of quartz using an improved

Bassinot, F. C., Labeyrie, L. D., Vincent, E.,

single-aliquot regeneration protocol. Radiat.

Quidelleur, X., Shackleton, N.J., Lancelot, Y.,

Meas., 32, 57-73.

1994, The astronomical theory of climate andRoberts, R., Bird, M., Olley, J., Galbraith, R.,

the age of the Brunhes-Matuyama magnetic

Lawson, E., Laslett, G., Yoshida, H., Jones, R.,reversal. Earth and Planetary Science Letters,Fullagar, R., Jacobsen, G., Hua, Q., 1998,126, 91-108.

Optical and radiocarbon dating at Jinmium

Duller, G. A.T., 1994, Luminescence dating ofrock shelter in northen Australia. NATURE,poorly bleached sediments from Scotland.

393, 358-362.

Quaternary Science Review, 13, 521-524.

横山芳春, 七山太, 桑原拓一郎, 安藤寿男, 2004, 堆積

Fattahi, M., Stokes, S., 2000, Extending the time

学的手法によって明らかにされた海成段丘の形成

range of luminescence dating using red TL

過程−青森県上北平野， MIS5e 高館面構成層での（ RTL ） from volcanic quartz. Radiat. Meas.

試み−. 地質ニュース, 595, 10-1832, 479-485.
桑原拓一郎, 2004, 青森県東部上北平野における海成段丘構成物の層序と相対的海面変化, 地質雑, 110,93-102.

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