フィッション・トラック

ニュースレター第 21 号

42-44

2008 年

画像処理を用いた火山ガラス中のフィッショントラック計測伊藤健太郎*・長谷部徳子**

Counting of fission tracks in volcanic glass using image processing
Kentaro Ito* and Noriko Hasebe******金沢大学大学院自然科学研究科，Grad. school of Natural Sci. and Tec., Kanazawa Univ.
****金沢大学環日本海域環境研究センター, Institute of Nature and Environmental Technology, Kanazawa Univ.

はじめに試料準備；画像取得および その処理

日本も含め世界中には様々な広域テフラが存在

長野県和田峠産の黒曜石を樹脂に埋め込み，研しており，この広域テフラを同時間面として用い磨した．研磨は 15 ㎛，3 ㎛，1 ㎛のダイヤモンドることで空間的に離れた地層同士の層序関係を読ペーストを利用し，出来る限り表面に傷が付かなみ解くことが可能となる（町田・新井，1992）．こいようにした．エッチングは 24%HF（フッ酸）でのテフラの年代決定には火山ガラスを利用したフ60 秒間行なった．観察面の写真の撮り方，その後ィッショントラック（以下 FT）年代測定法が利用の画像処理方法，計数法などを吟味した後，さらされてきた（Westgate, 1989; Walter, 1989）．しに段階エッチングを行ない単位体積当たりの FTかし，火山ガラスは常温下でトラックが小さくな密度を求めた.

るという性質がある．そのため，観察面に交差す画像は Focus studio 2100 を用いて取得した．

るトラック数の減少を引き起こし，結果として平その際，対物レンズは 40 倍と 100 倍の２種類，面観察で行われていた従来の FT 年代は真の年代

光源の明るさは 40 倍が２段階（明・暗），100 倍よりも若くなることがあった．その補正方法としが３段階（明・中・暗），ピントは表面に合わせたて代表的なものが Isothermal plateau (ITP)-FT 法場合とその前後にデフォーカスした場合の３種類，である（Gentner et al., 1969; Westgate, 1989 な

光源は透過光と反射光（40 倍のみ）を考慮したそど）．しかし，この方法は補正に長時間（30〜90の組み合わせにより計 72 通りの条件で撮影した．

日間）必要なことや測定に熱中性子照射を利用す

画像の前処理は Photoshop CS を用いた．まず，TMるため，決して使い勝手が良いと言うわけではな

写真を 256 階調のグレースケール画像に変換し，い．そこで伊藤・長谷部（2006）は段階エッチン自動レベル補正を行なった．その次に色域指定をグにより，常温での縮小化の影響を受けない単位行なって，FT 以外の部分を画像中から検出した．

体積中のトラック密度を求めることを提案した．

ここまでの処理を procedure 1 とした．それに加しかし火山ガラス中のウラン 238 濃度は約 9 ppm

えて色域指定で選択した範囲を３ピクセルずつ拡ほどでトラック密度が低いため広い面積を測定す

大・縮小することで，FT より小さなノイズを除去る必要がある．先行研究である北田ほか（1994）

する項目を追加し procedure 2（拡大・縮小を２では自発トラックの計測におよそ 3,000 視野を測回），procedure 3（拡大・縮小を５回）として，定しており、段階エッチング実験を行なえば，観それぞれ画像を２階調化して保存した．

察面数はさらに増大する．そこで本研究は画像処

次にその画像を用いて ImageJ で FT 数の計測を理技術を利用し，トラック計測の簡便化を目的と行うにあたり，FT と残ったノイズの区別をする方した．

法として今回は面積および真円度を判断基準とし- 42 -

表１．異なる画像取得条件を用いて計測したトラック数を示す．黒く塗られている箇所は実際に計測したトラック数より５個以上多かった箇所，灰色で塗られている箇所は実際に計測したトラック数より５以上少なかった箇所である．

た. これに先立って人間によって認定した FT の個には実際の FT 数と全く異なる FT 数を計測した．

数，面積，真円度を測定した．指定するピクセル

これは反射光を使ったことで表面の汚れを FT と2

サイズは自発 FT の平均面積が 3.27たことより，3.27

2

1.5 ㎛ , 6.54

1.5 ㎛ だっ23.1 ㎛ , 9.81

して誤認したことが原因であると考えられる．
（２）画像処理2TM

4.5 ㎛ の３つの場合で FT が検知できるか実験した．真円度は平均が 0.86

Photoshop CS での前処理はどの procedure を0.14 だったことから，用いてもあまり最終的な FT 数に大きな変化はな３種類（0.50-1.00, 0.75-1.00, 0.85-1.00）の基準かった．これは 3 ㎛以下のノイズがほとんどない値を設定して測定を行なった．そして，ImageJ でことを意味しており，procedure 1 を行なえば十の検知結果と人間が観察した結果を比較し，最適分であると考えられる．一方，ImageJ での基準値な処理方法を議論した.

は FT 検知に大きく影響を与えた．面積での判定にさらに上記の画像処理および計測のうち最適基おいて，3.27

21.5 ㎛ を指定した時に全体で計測準と判断されたものを用いて，段階エッチング実した個数は比較的正確だったが，他の２つの値で験を 60 秒で 4 回，120 秒で 2 回行ない，FT 数計指定した場合は著しく検知した個数が減少した．

測を行なった．また，この時の FT 直径の増加量か真円度については 0.85-1.00 を指定した時に他のら，バルクエッチング速度も求めた．

２種類の真円度に比べて検知した FT 数が減少した．よって，最適な FT 検知基準は面積が 3.27

結果と議論

1.5 ㎛ ，真円度が 0.50-1.00 または 0.75-1.00 であ（１）画像取得条件（Table１）ると考えられる．

2（Ａ）ピント；表面にピントを合わせた時が最も良かった．ピントが表面からずれると FT 数の見積もりに誤差を生じやすくなった．

表２．段階エッチング実験を行ない計測したトラック数の結果を示す．括弧内の数字は重複して計測したトラッ
ク数である．

（Ｂ）明るさ；明るさは人間が観察する時とほぼ同じくらい，もしくはわずかに暗めが最も良かった．明るすぎるとハレーションが起こり，FT 数を少なく見積もってしまった．
（Ｃ）対物レンズの倍率；対物レンズの倍率は100 倍を使った時が良い結果となった．40 倍の時には FT 数を多く見積もってしまい，正確に計測することが出来なかった．これは真円度の値がうまく機能しなかったことにより，ノイズをも計測してしまったために起こったと考えられる．
（Ｄ）光源；透過光を使ったときに FT 数を正確に見積もることが出来た．反射光で計測させた時- 43 -

（３）段階エッチング実験

そ 0.35 倍であった．これは中性子照射したことで段階エッチングした試料の FT 数計測を上述のガラス中に傷を与え，その結果，誘導 FT がエッチ基準を用いて行なった．結果を Table２に示す．どングされやすくなりバルクエッチング速度が大き

ちらの真円度でも実際の FT 数に比べて多く見積くなった可能性があり，今後さらなる議論が必要もってしまったが，真円度 0.75-1.00 の時には真である．

円度 0.50-1.00 に比べて少なかった．人間によって認定された FT の真円度が 0.86

0.14 だった

参考文献

ことを考えると指定する真円度は 0.75-1.00 が良Gentner, W., Stozer, D. and Wagner, G. A., 1969,

いと考えられる．また，合計 480 秒のエッチング

New fission track ages of tektites and relatedを行なったが，FT の増加はほとんど確認できなか

glasses.

った．これは観察面数が少なかったことも原因で1075-1081.

あるだろうが，より長い時間のエッチングも必要

Geochim.

Cosmochim.

Acta,33,伊藤健太郎，長谷部徳子，2006，フィッション・トラッであると考えられる．さらに，合計 120 秒エッチ

クニュースレター，19, 71-73．

ングした試料において，計測した FT の重複が起こ

北田奈緒子，弘原海清，Bigazzi, G., 1994，ガラス標準ってしまった．これは 60 秒ずつのエッチングでは

試料 JAS-G1 の ITP-FT 年代，フィッション・トラッ

一度観察した FT が ImageJ で指定した面積範囲

クニュースレター，7，5-6.

（3.2721.5 ㎛ ）に存在する可能性があることを示しており，段階エッチング実験をするには 60 秒

町田洋，新井房夫，1992，新編火山アトラス．
Walter, R. C., 1989, Application and limitation of

では短いと考えられる．したがって，エッチング

Fission-track

時間は 60 秒ではなく，120 秒もしくはそれ以上でtephras. Quaternary International, Volume 1,エッチングすることが望ましいだろう．さらに，

35-46.

求めたバルクエッチング速度は長径で 0.017
0.006 ㎛/sec.，短径で 0.013

geochronology

toQuaternary

Westgate, J. A., 1989, Isothermal plateau fission-track

0.005 ㎛/sec.であった．この速度は伊藤・長谷部（2006）で誘導 FTを用いて測定したバルクエッチング速度のおおよ- 44 -ages of hydrated glass shards from silicic tephra
beds. EPSL, 95, 226-234.