フィッション・トラック

ニュースレター第 18 号

29-31 2005 年

ジルコン FT アニーリング・カイネティクス：2005 モデル
山田隆二 *・RexF.Galbraith**・村上雅紀 ***・田上高広***Annealingkineticsoffission-tracksinzircon:05’smodel
RyujiYamada*,RexF.Galbraith**,MasakiMurakami***,TakahiroTagami****

防災科学技術研究所，NationalResearchInstituteforEarthScienceandDisasterPrevention**

DepartmentofStatisticalScience,UniversityCollageLondon***

京都大学大学院理学研究科地球惑星科学専攻，DivisionofEarthandPlanetarySciences,Graduate
SchoolofKyotoUniversity

はじめにジルコン中のフィッション・トラック（FT）

表１ モデル計算に用いた NST ジルコン中における自発トラックの室内実験結果のアニーリング・カイネティクスに関わる研究は，主として仁左平デイサイト（NST）中のジルコンの自発トラック長を用いた室内加熱実験によって行われてきた．Yamada et al.（1995a）は事実上初めての実用的なモデルを示し，同じデータを用いて，Galbraith and Laslett（1997）はモデル手法の改良を行った．Tagami et al.（1998）
は 10000 時間加熱実験のデータを追加し，深層ボーリングコア中の試料との比較から地質学的検証を行っている．最近では，Murakami et al．
（2005）が地震発生時の摩擦発熱現象の検出を目指して数秒間という短時間加熱実験を行った．
今回我々は，上記の文献にて公表されているNST ジルコンを用いた加熱実験の結果を用いて，新たなカイネティクスモデルを求めた．加熱温度

モデル化

は 350-912℃，加熱時間は 10-3-104 時間に及ぶ

基本的なモデルの形は，加熱温度・時間・長さ範囲で行われた 43 個の実験データを用いた．１の三次元的な関係をアレニウス図上に表した際の時間以上の加熱実験ではマッフル炉，それ以外の長さ軸方向の等高線の形によって分類される．等

短時間実験には黒鉛炉を用いた．そのほかの実験

高線が直線となるか曲線となるかによっ条件は全て同じである．短時間加熱においてて”linear”と”curvilinear”，さらに，等高線が収

tracks in cleavage（TINCLE）が非常に多く見束する交点の有無によって”fanning”と”parallel”られ，それらを測定対象とすることによるバイアに分けられ，それぞれの組合わせによって合計４スを避けるため，既存のデータ全てから TINCLEつの基本モデルに分けられる（Crowley et al.,を省き，tracks in track（TINT）の測定のみを1991）．アパタイト・ジルコンを問わず，広く用採用している（表１）．

いられている従前のモデルのほとんどがfanning-linear model である．今回のモデル化

29では，まずモデルの形を決定し，次に最もよく記低温領域では異なることを支持する．さらには述するパラメータを計算によって求めるという２curvilinear-model の検討も行ったところ，式の段階の手順を踏んだ．モデルおよびパラメータの形 が 単 純 な parallel-curvilinear model が

評 価 に は Schwarz's Bayesian Information

hybrid-linear model 同等の良い近似を示した

Criterion(BIC) を用いた（Schwartz,1978）.

（図 1B）．

全 て の デ ー タ を 用 い た fanning-linear

モデルの評価model による近似では，残差に系統的な構造が残るなど，良い近似を示さなかった．そのため，これらのモデルによる地質時間における短縮し高温度側のデータを徐々に減らした結果，725℃たトラック長の予測値を３つの深層掘削コア試料

以 下 の デ ー タ の み を 用 い た fanning-linearの実測値と比較した．その結果，linear-modelmodel が最も良い近似を示した．高温側は同様による予測値は非常に良くコアの実測値と一致し，に低温側のデータを徐々に減らした結果，475℃

一方 curvilinear model による予測値は実測値に以上のデータを用いた parallel-linear model が比べてやや短くなるものの，測定等に伴う誤差の良い近似を示した．全温度領域でモデルを用いら範囲内では一致する．

れるようにするため，重複する温度領域では両者

 一般的な地質現象における温度履歴解析にはの加重平均を与える hybrid-linear model を作

hybrid-linear model を構成する parallel-linear

った（図 1A）．アニーリングの支配要因が短縮model を用いることができる．断層摩擦熱の検（ shrinking） か ら 分断 （ segmentation）へ 移出など，短時間の発熱現象を含む場合には行することがわかっているが（たとえば Paulandhybrid-linear model を用いるべきである．長時

Fitzgerald,1992,Yamada etal.,1995b），上記間現象における高い解析精度を求めない場合などの解析結果は，Murakami et al.（2005）が示唆に は ， よ り 単 純 な 式 の 形 を 呈 す る parallel-

したように，支配要因の移行の様子が高温領域と

curvilinear model が 便 利 で あ ろ う ． 上 記 の図１ 室内加熱実験のアレニウスプロットと各 model による近似線．異なるシンボルは FT の短縮率の違いを示す．深層掘削コアデータも併せて示されているが，これらは近似計算には用いられていない．
（A）linear model 近似の結果．点線と鎖線は，それぞれ fanningmodel と parallelmodel を表し，実線はそれらを合成した hybridmodelを表す．
（B）curvilinearmodel 近似の結果．実線は parallel-curvilinearmodel を表す．

30parallel-liner model による地質時間での partial

Paul,T.,andFitzgerald,P.F.,1992,Transmission

annealing zone は，その範囲を平均トラック長

electronmicroscopeinvestigationoffission

67の短縮率 0.5-0.9 相当と定義すると，10 ，10tracksinapatite,Am.Mineral.77,336–44.

年の等温加熱に対して，それぞれ約 252-352℃，

Schwarz,G.,1978,Estimatingthedimensionofa234-330℃となる．これらのモデルを用いる際にmodel,AnnalsofStatistics,6,461–464.

最も重要なことは，エッチング等の実験・測定条

Tagami,T.,Galbraith,R.F.,Yamada,R.andLaslett,

件をモデル計算に用いた室内実験と同じにするこ

G.M.,1998,Revisedannealingkineticsofとである．

fissiontracksinzirconandgeologicalimplications,In:Vandenhaute,P.andDe

文献

Corte,F.,eds.,Advancesinfission-track

Crowley,K.D.,Cameron,M.andSchaefer,R.L.,

geochronology.Kluweracademicpublishers,

1991,Experimentalstudiesofannealingof

Dordrecht,TheNetherlands,99–112.

etchedtracksinfluorapatite,Geochim.

Yamada,R.,Tagami,T.,Nishimura,S.andIto,H.,

Cosmochim.Acta55,1449–65.

1995,AnnealingkineticsoffissiontracksinGalbraith,R.F.,andLaslett,G.M.,1997,Statistical

zircon:anexperimentalstudy,Chem.Geol.122,

modellingofthermalannealingoffission

249–258.

tracksinzircon.Chem.Geol.(Isot.Geosci.

Yamada,R.,Tagami,T.andNishimura,S.,1995

Sect.)140,123–135.

Confinedfission-tracklengthmeasurementofMurakami,M.,Yamada,R.,andTagami,T.,Short-zircon:assessmentoffactorsaffectingthetermannealingcharacteristicsofspontaneous

paleotemperatureestimate.Chem.Geol.

fissiontracksinzircon:aqualitativedescription,(Isot.Geosci.Sec.)119,293–306.

Chem.Geol.submitted

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