フィッション・トラック

ニュースレター 第26号

73-75

2013年

共通テーマセッション「考古学との連携」

若い海岸砂質堆積物のOSL年代
田村 亨*

Very young quartz OSL dates of sandy coastal deposits
Toru Tamura** 産業技術総合研究所地質調査総合センター，Geological Survey of Japan, AIST

はじめにcomponentがあり，光への感度が鈍く，この成OSL（= Optically-Stimulated Luminescence,分が大きい場合に過小評価につながる．若い年代

光ルミネッセンス）年代測定の最大の長所の値では，slow componentによる過小評価も大き

１つは，数十年から数十万年という広い年代のくなる．

試料に適用可能なことであり，考古学が主に対以上の問題を軽減する対策として，次のものが象とする先史時代から，歴史時代，さらには現代ある．ノイズの問題に対しては，光電子倍増管のまでの年代軸を，単独で提供できる年代測定手電圧調製など測定条件の最適化．Thermal法である．OSL年代の誤差は年代値の絶対値に比transfer OSLの軽減には，測定前に加える熱を低例し，一般的に５％から10％程度である．例えく抑える．余剰OSLは，砂丘や海岸など，堆積物

ば5,000年前であれば，誤差は250年から500年が露光しやすい環境の試料を測定すること，またぐらいになり，放射性炭素年代に劣っている．しそれ以外の環境の試料でも，単粒子ごとのOSL測かしながらOSL年代には，放射性炭素年代が適用

定により，露光程度の良い粒子からの信号を選択できない５万年前以前に適用可能なことに加することで最小化することができる．Slow

え，500年前以降の若い年代でも優位性がある

componentを低減する方法はいくつかある．第（Madsen and Murray, 2009）．500年前以降

一には，測定されたOSL信号をカーブフィッティの若い年代試料の場合，OSL年代では誤差が小さングした上でいくつかの指数曲線の和とし，年代くなるが，放射性炭素年代では大気中の14Cの変測定に有用な最も減衰の速いFast componentを動やリザーバ効果の影響が大きくなり精度が悪く抜き出す方法である（Cunnigham andなるためである．ここでは，500年前以降の若い

Wallinga, 2009）．また，OSL測定実験の際に試料に対するOSL年代測定の問題点を概観し，そ繰り返される放射線照射により蓄積されるSlowの高精度化に関する鳥取砂丘での事例研究を紹componentを，高温下で光励起することにより介する．

除去するホットブリーチという方法（Murrayand Wintle, 2003）も有効である．もう一つ，

若いOSL年代の問題点第一の方法と同じような効果を簡便に得られるの若い試料に対するOSL年代測定の問題の多くが，Early background subtractionである

は，試料の埋積時間が短いことに起因している（Ballarini et al., 2007）．このEarly（Madsen and Murray, 2009）．試料の蓄積線

background subtractionにより，以下に示す通量が小さいことで，埋積時間に比例して増えるり，鳥取砂丘のOSL年代測定が改善された．

OSL信号が小さくなり，測定時のノイズが相対的鳥取砂丘堆積物のOSL年代測定に大きくなる．また，OSL測定前に加える熱により生じるThermal transfer OSL，堆積物粒子が鳥取砂丘の2測線の地中レーダ断面より採取さ堆積する前に完全に露光によってリセットされてれた28点の砂丘堆積物試料について，一般的ないない場合に生じる余剰OSL，これらの信号は共石英SAR 法（Murray and Wintle, 2000,に年代値の過大評価につながるが，若い試料で2003）によりOSL年代を求めた（図1上;は，埋積時間に比例するOSL信号が小さいことに

Tamura et al., 2011）．最も古い年代は，より，それらの影響が強く出てしまう．さらに，450年前で，2測線ともに，地中レーダ断面の層OSL信号の中にはゆっくりと減衰するslow序に整合した年代が得られた．一方で，この測線

730100200Elevation (m)249±2230500

Transect distance (m)6007008009001000–15±140±32±0451±35360±331100

120050153±14178±18302±264030

Pleistocene Dune2010400

65±4 128±12123±12 128±12 218±28340±3050 197±1440300

L20GOld topography

01932 (77 yr BP)

10L
1973 (36 yr BP)

0G-10

118±14 172±14
173±15 169±14 373±47
404±30Elevation (m)50 246±2240369±4830050193±16259±20
380±284030

Pleistocene Dune201024±287±945±3
520±38426±33

L20G
Old topography

1932 (77 yr BP)

10L
1973 (36 yr BP)

0G-10

図1．鳥取砂丘の地中レーダ断面にから得られたOSL年代（Tamura et al., 2011）．調査を行った2測線のうちの1測線の結果を示す．上がLate background subtractionによるもので，下がEarly background subtractionによるもの．
G：地下水面，L：レス・火山灰層．

における1932年と1973年の地形面と比較する

150と，若い試料では明らかに年代値が過小評価されていることが明らかになった．

Initial signal: 0–1.2 s

鳥取砂丘の試料から得られたOSL信号には，

OSL intensity

Fast componentの他に，Slow componentが強く出ている．このSlow componentは，OSL測定時の光の照射により完全にはリセットされず，上述の通り実験の中で蓄積されていく．このSlowcomponentが大きいと，OSL強度と試料が被爆

Earlybackground:
7–19 s100

Latebackground:
48–60 s50

する放射線量との検量線を正しく決定することができず，結果的に年代値の過小評価につながる．
Slow componentが大きい石英は，日本列島で一0般的であるが，その原因として火山岩起源の石英の寄与が指摘されているが，その体系的な理解に

020Time (s)4060

図2．OSL信号の減衰曲線．初期のOSL強度およびバックグラウンド定量の区間を示す．

は至っていない．
Slow componentの除去のために，Earlybackground subtraction法を用いた（図2）．試1.1
De ratio (measured/given)

め，カーブフィッティングによる成分分離やホットブリーチではなく，簡便なこの方法を用いた．
OSL信号は，試料への光照射の後発生し，指数関数的に減衰する．一般的には数十秒間の測定を行い，測定初期の1秒程度の信号と，測定の最後に検出されるバックグラウンドとの差異からOSL強度を決定する．Early background subtraction

20De ratio
Recuperation

151.0100.9
50.8
142–19–246–37–

早めることで，OSL強度の中のSlow component

1248–60024

では，このバックグラウンド定量のタイミングをRecuperation (%)

料が多数であり，またOSL測定が完了していたたTime interval of background substraction (s)図3．Dose recovery testの結果．バックグラウンド定量区間に対する，蓄積線量の再現（De ratio）とRecuperationを示す．De ratioは，1に近いほど，再現性が良いことを示す．の寄与を抑える．
Early background subtractionの有効性と，バックグランド定量のタイミングの最適化のために，Dose recovery testを行った（図3）．Dose74

は，地中レーダ断面の層序に整合している（図１OSL age (yrs) by background substraction 7–19 s600下）．また，Late backgroundでは過小評価されていた1932年以降の試料についても古地形面と整合する正しい年代値が得られた．このことか

1:1400ら，Early background subtractionがうまく機能していたと考えることができる．以上のように，石英のOSL年代測定は，500年前以降の若い試料

200に有効な手法であるが，場合によっては，一般的な石英SAR法に改良を加えた手順により測定およびデータ解析を行う必要がある．

0文献
600

Ballarini, M., Wallinga, J., Wintle, A.G., Bos,

図4．Late background subtractionおよびEarlybackground subtractionにより求めたOSL年代値の比較．

A.J.J., 2007. A modiﬁed SAR protocol for

0200
400
OSL age (yrs) by background substraction 48–60 s

optical dating of individual grains fromyoung quartz samples. Radiat. Meas. 42,360‒369.

recovery testとは，予め光の照射によりOSLがCunningham, A.C., Wallinga, J., 2009.

リセットされた試料に対して，既知の蓄積線量をOptically stimulated luminescence dating与えて測定実験を行い，その再現性により用いた

of young quartz using the fast component.

測定条件の妥当性を検討するものである．ここRadiat. Meas. 44, 423‒428.

では試料の年代が数百年と若いことから，Madsen, A.T., Murray, A.S., 2009. Optically

約200年間の埋積に等しい蓄積線量を与えた．

stimulated luminescence dating of young

バックグラウンド定量のタイミングを早めると，sediments: A review. Geomorphology

Recuperationと呼ばれる，放射線を照射しな

109, 3‒16.

かった場合のOSL強度と自然の（この場合はM u r r a y, A . S . , W i n t l e , A . G . , 2 0 0 0 .

200年に相当する蓄積線量が与えられている）

Luminescence dating of quartz using anOSLとの比が減少する．Recuperationは，検量

improved single-aliquot regenerative-dose線の決定に悪影響を及ぼすが，５％以内であれprotocol. Radiat. Meas. 32, 57‒73.

ば年代値に影響がないとされる．上記の年代値

Murray, A.S., WIntle, A.G., 2006. The single

を得た光照射後48〜60秒におけるバックグラウ

aliquot regenerative dose protocol:ンド定量（Late background subtraction）ではpotential for improvements in reliability.

14%であったRecuperationは，7〜19秒での定Radiat. Meas. 37, 377‒381.

量で5%以下となり，蓄積線量も再現されたた

Tamura, T., Bateman, M.D., Kodama, Y.,め，7〜19秒の区間を採用した．

Saitoh, Y., Watanabe, K., Matsumoto, D.,

48〜60秒におけるLate backgroundによる年

Yamaguchi, N., 2011. Building of shore-

代値と，7〜19秒でのEarly background年代値

oblique transverse dune ridges revealedとを 比 較 す る と ， 全 ての サ ン プル に お いて，

by ground-penetrating radar and optical

7〜19秒の方が少し古くなった（図４）．また，

dating over the last 500 years on Tottori

両者の差は年代の絶対値により大きく増えるわけ

coast, Japan Sea. Geomorphology 132,

ではなく，若いサンプルほどRecuperationの影

153‒166.

響が大きいことを示している．
Early background subtractionによる年代値75