フィッション・トラック

ニュースレター 第25号

7-10

2012年

U-Pb分析用スタンダードFC1とAS3に含まれるアパタイトのICPMS-FT年代測定
岩野英樹* ・檀原徹*・平田岳史**

ICPMS-FT dating of apatite separated from FC1 and AS3 standards
for U-Pb analysis
Hideki Iwano*, Tohru Danhara * and Takafumi Hirata**** 株式会社京都フィッション・トラック，Kyoto Fission-Track Co., Ltd.
** 京都大学大学院理学研究科地球惑星科学専攻，Division of Earth and Planetary Sciences, Graduate
School of Science, Kyoto University
はじめに

レ ー ザ ーア ブ レ ー シ ョ ン I C P 質 量 分 析 法 とフィッション･トラック（FT）年代測定法を組み合わせたいわゆるLA-ICP-MS FT年代測定法は，ウラン定量を原子炉に依存せずに行えるため，FTコミュニティにとり不可欠の測定技術となり……(2)つつある．日本では2011年3月11日の東日本大震災の影響で，日本原子力研究開発機構の研究用

ここで，Casp̲true, Castd̲true はサンプル(sp)と外原子炉2基は損傷を受け，以降運転再開の見通し

部標準試料(std)のCa濃度値，が立たない．そこで著者らはLA-ICP-MS法によ(U/Ca)sp̲obs, (U/Ca)std̲obsはサンプルと外部標準試料るウラン定量実験を開始した．なおこの分析法の(U/Ca)シグナル比の測定値，Usp, Ustd̲true はサの開発については金沢大学の長谷部グループや米ンプルと外部標準試料のU濃度である．

国A to Z社のDonelickグループの先行研究が広

また，外部標準試料にサンプルと同質の物質をく知られている(Hasebe et al., 2004, 2009;用いた場合，化学成分や構造が同じとみなせるた

Donelick et al., 2005)．

め，(2)式は次式のように簡略化できる：

LA-ICP-MS分析LA-ICP-MS分析では，通常ウラン濃度既知の標準物質（主にNISTガラス）を外部標準試料として利用し，レーザーで掘削された体積を補正する過程で，標準試料内の化学組成（もしくは同位………(3)体組成）の中からある元素（同位体）を内部標準としてモニターする．ジルコンを対象とする場

試

合SiやZr，アパタイトの場合はCaが一般的に使料アメリカのミネソタ州ダルース複合斑レイ岩体用される．例えばアパタイトを測定する場合，内のアノーサイト質斑レイ岩には精密な年代測定に部標準元素（Ca）とウラン濃度，そしてそれぞ適したジルコンが含まれており，その岩体から得れの測定値との関係は以下の式で表される：られたFC1およびAS3の2つは，カリフォルニア大学ロサンゼルス校，スタンフォード大学，オーストラリア国立大学などでU-Pb年代測定に使わ……(1)れている標準ジルコン試料として有名である（小よって，試料のウラン濃度は次のように与えら1099Ma(Paces and Miller, 1993）である．今笠原ほか, 2002)．またそのU-Pb年代は回，FC1およびAS3の岩石試料から分離したアパ

れる：

7

(a)

(b)

(c)

(d)

50 Pm

図１. FC1アパタイトとFish
Canyon Tuﬀアパタイトの自発 ト ラ ッ ク エ ッ チ ング 像 ．
a,b,cはFC1，dはFish
Canyon Tuﬀ (28Ma).

タイトを対象にFT年代測定を試みた．本研究のう場合，（2）外部標準試料にDurango

目的は，1100Maという非常に古い試料にFT年

Apatite（FT法による既知ウラン濃度9ppm）と代測定を適用すること，LA-ICP-MS

FT年代測

内部標準同位体にCa(44)を使う場合，（３）内定の実効性を確かめること，1100Ma試料のもつ部標準同位体を用いず，外部標準試料Durangoトラック長データを取得することである．なおこ

Apatite（同上）と同条件で得られるU(238)のシの２試料は，産業技術総合研究所の小笠原正継

グナル強度から相対的に求める場合，の３通りを氏から提供していただいた．

比 較 し た ． 年 代 較 正 は 並 行 して 測 定 し た F i s hCanyon Tuﬀ apatiteの年代が28Maになるように測定方法イプシロン値（Hasebe et al., 2004）を決めて

樹 脂 に 埋 め 込 ん だ アパ タイ ト を 研 磨 し ，行った．また，FC1アパタイトについてはコン

0.7％HNO3溶液中（20℃）で自発トラックを３ファインド・トラック長を測定した．

分間エッチングした．図１にFC1アパタイトの自測定結果と考察

発トラックの顕微鏡写真を示す．ウラン定量分析
は，京都大学所有のエキシマレーザーアブレーウラン濃度および年代測定結果を表 2にまとめ

ション-ICP質量分析装置を用いて行った．今回のた．ウラン濃度については，Ca(44)を内標準にレーザーアブレーションの条件を表１にまとめし，NIST612のウラン濃度（37.38ppm）を基準た．ウラン定量は，（１）外部標準試料にに測定したウラン濃度（U1）とDurangoのウラNIST612ガラスと内部標準同位体にCa(44)を使ン濃度（9ppm）を基準にしたもの（U2）を比表１．レーザーアブレーションの実験条件

U measurement
Standard
External
Internal
Ablation condition
Laser pit size
Repitition
PowerU1

U2

U3

NIST612Ca(44)

Durango (9ppm)
Ca(44)

Durango (9ppm)-15 Pm
4 Hz
30%15 Pm
4 Hz
30%50 Pm
8 Hz
33%(FC1), 35% (AS3)8表２. FC1アパタイトとAS3アパタイトのICPMS-FT分析結果.
NIST612-basedTh(ppm) U1(ppm) Th/U

Sample code

Durango-based
U2(ppm) U3(ppm)

FC1 apatite no.1
FC1 apatite no.2
FC1 apatite no.3
FC1 apatite no.4
FC1 apatite no.5
FC1 apatite no.6

37.4
97.9
29.5
45.8
21.3
26.3

10.3
19.9
5.9
8.5
5.3
7.0

3.6
4.9
5.0
5.4
4.0
3.8

24.9
45.8
13.7
16.5
9.8
13.0

15.0
30.8
9.2
9.0
7.6
8.3

AS3 apatite no.1
AS3 apatite no.4
AS3 apatite no.5
AS3 apatite no.6
AS3 apatite no.7
AS3 apatite no.9
AS3 apatite no.15

23.7
26.9
88.9
30.2
13.5
33.1
8.9

6.0
7.6
13.9
7.4
3.4
6.5
3.0

3.9
3.5
6.4
4.1
4.0
5.1
3.0

12.9
13.7
26.6
15.6
7.1
11.0
5.9

13.0
15.5
29.5
14.3
6.4
12.2
6.3

U1/U2 Spontaneous tr.
density (cm-2)
0.41
8.03E+06
0.43
1.47E+07
0.43
5.05E+06
0.51
4.93E+06
0.55
4.15E+06
0.54
5.70E+06
weighted mean
0.47
0.56
0.52
0.47
0.47
0.59
0.51

5.76E+06
6.87E+06
1.17E+07
6.52E+06
3.15E+06
5.25E+06
2.39E+06
weighted mean

Age2
875 ±
826 ±
953 ±
652 ±
869 ±
910 ±
824 ±

FT Age (Ma)Age3
1V817791659784331072 ± 77
1007 ± 82
947 ± 87992 ± 801046 ± 83
908 ± 73888 ± 117987 ± 31814 ±730 ±837 ±832 ±835 ±
1026 ±
829 ±1V756880
83939533927 ± 66
924 ± 75837 ± 77954 ± 771027 ± 81
906 ± 73805 ± 106918 ± 29

U1は外部標準試料NIST612ガラスと内部標準同位体Ca(44)を使って測定したウラン濃度，U2は外部標準試料DurangoApatite(9 ppm)と内部標準同位体Ca(44)を使って測定したウラン濃度，U3は内部標準同位体を用いず，外部標準試料
Durango ApatiteのU(238)シグナル強度から相対的に決めたウラン濃度．Age2，Age3はそれぞれU2，U3測定データから算出したFT年代値．

い，FC1でややずれるようにみえる．このズレは，Ca(44)を内標準に使った測定条件においてNumber of tracksFC1 apatite20⴫2. ጤ㊁䊶ᯝේ䊶ᐔ↰

レーザー照射径が15ミクロンと絞ったことにより，測定領域内のU濃度不均一の影響を受けてい15n: 56 tracks
mean: 12.3 µ m

10る可能性が考えられる．内標準同位体を使わない測定については，この方法がレーザーアブレーションおよびイオン検出が標準試料と未知試料間50で同一条件で行われている（例えば，掘削量やプ
1357911131517

ラズマ化されて検出器に入る試料の量が一定）と19

Confined-track length ( µ m)

信頼性は低いといわざるを得ない．しかしながFish Canyon Tuff apatite

25
Number of tracks

仮定した便宜的な方法であり，定量手段としてのら，標準ガラスおよびDurangoの繰り返し測定に20おいて，同一アブレーション条件下でU(238)の

n: 47 tracks
mean: 15.5 µm1510

信号強度値のばらつきは1〜5％であり，安定した測定ができることを確認している．このばらつきはFT法で得られる一般的なウラン濃度測定精501357911131517度（約10％）より小さいことから，本研究では19比較データとして採用した．年代値算出は， 相Confined-track length ( µ m)

対較正(イプシロン)法を採用したことにより，ウ
ラン定量値に直接的に依存しない形で行われてい図２. FC1アパタイトとFish Canyon Tuﬀアパタイトの自発トラック長測定結果．

る．本研究では内標準（Ca(44)）を使ったAge2を有効と考え採用する．FC1アパタイトとFish較した結果，両者に大きな差が認められた．両

Canyon Tuﬀアパタイトの自発トラックのコン者の比（U1/U2）を取ってみるとおよそ0.5とファインド長測定結果を図２に示す．急冷試料でなった．この違いがNISTガラスとアパタイトのあるFish Canyonの平均長（約15.5ミクロン）と物質の違い（マトリクス効果）によるものかFT比べやや短縮化は認められるが，ユニモーダル分法のウラン濃度値の正確さによるものかは今後布であった．

検討を要する．一方，Durangoを基準にした測以上の結果をまとめると，アパタイトのLA-定で，Ca(44)を内標準に使う場合（U2）と使わ

ICP-MS FT年代測定は安定して実行可能であるこない場合（U3）のウラン濃度は，AS3でよく合とが確認できた．しかし，ウラン定量の正確さは9今後の課題として残った．また，FC1,AS3試料採

etching on LA-ICP-MS analysis in

取地点の熱年代学的な知見として，FC1およびdetermining uranium concentration for

AS3のアパタイトFT年代は約800〜900Maで，トﬁssion-track chronometry. LISKER, F.,

ラック長に明らかな再加熱を示すような形跡が認

VENTURA, B & GLASMACHER, U. A.

められないことから，ダルース岩体は形成・冷却(eds) Thermochronological Methods:

後は，アパタイトFTの閉鎖温度（約100℃）以下

From Palaeotemperature Constraints toの低温領域に維持されたという単純な熱史が明Landscape Evolution Models. Geological

らかとなり,年代標準試料の産地としては理想的Society, London, Special Publications,な条件をもつことが示された．

324, 37-46.
小笠原正継・白石和行・M. Fanning・三澤啓 司・山口亮 (2002) ミネソタ州ダルース複合

引用文献

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Paces, J. B. and Miller, J. D. Jr. (1993) Precise

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Hasebe, N., Barbarand, J., Jarvis, K., Carter,

geochronological insights to physical,

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Hasebe, N., Carter, A., Hurford, A. J. and13,997-14,013.

Arai, Shoji (2009) The eﬀect of chemical10