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ニュースレター

第27号

4-8

2014年

九重火山溶岩の感度法によるK‒Ar年代測定
山﨑誠子・星住英夫・松本哲一

Unspiked K‒Ar Dating for Lavas from Kuju Volcano
Seiko Yamasaki, Hideo Hoshizumi and Akikazu Matsumoto
産業技術総合研究所，活断層・火山研究部門，Geological Survey of Japan, AIST

はじめにやArの逸脱がある．過剰40Arの混入やArの九重火山は，中部九州の火山フロントに逸脱については，それらの量の推定は不可位置し，多数の溶岩ドームや小型成層火山能であるため，試料の選択や前処理においからなる複成火山である．黒岩山などからて 影 響 を 可 能 な 限 り 低 減 さ せる 必 要 が あなる西部，中岳や沓掛山などからなる中る．過剰 40 Arは急冷ガラスや斑晶に含まれ部，大船山や黒岳などからなる東部の３つると考えられるため，本研究では完晶質のに区分され，おおまかに西側が古く，東側試料を選択し，180-250μmまたはが新しい(図1)．約20万年前に活動を開始し250-500μmサイズに調製した上で石基のみた と 考 えら れ ( K ‒ A r 年 代 ； 星 住 ほ か ，を分離回収して測定試料とした．

2013)，最近では1995年に小規模な噴火が感度法によるK‒Ar年代測定起こっている．九重火山の活動履歴については，これまでK‒Ar年代測定に加え，FT年

K‒Ar年代測定において，試料中の放射起代，14C年代やテフロクロノロジー，熱ルミ源 40 Ar量は，希ガス質量分析計による同位ネッセンス(TL)年代測定により研究が進め体組成分析によって求める．試料中の 40 Ar

ら れて き た ( 例 え ば , K a m a t a a n dには40Kの放射壊変による放射起源40Arのほ

Kobayashi, 1997；奥野ほか, 2013；星住

かに，試料形成時に既に試料内部に含まれほか，2013)．しかし，テフラの有無によるていた初生 40 Arが存在するため，放射起源解釈と地形による年代推定とが合わないユ

40 Ar量を求めるには，この初生 40 Arを差しニットや，年代未詳のユニットも残ってい引かねばならない．従来用いられてきたアる．

ルゴン同位体希釈法では，既知量の 38 Arを

本研究では，九重火山の数十万〜数万年内標準 (スパイクと呼ばれる) として測定前の活動履歴をより詳細に復元するため，し ， 初 生40A r /36A r 比 を 現 在 の 大 気 の 比

2〜3万年より古いと考えられるユニットを(295.5) と等しいという仮定のもとで年代値対象に，感度法によるK‒Ar年代測定を実施を算出してきた．しかし，K‒Ar年代がほぼした．いくつかの試料については，従来法0と見なせる歴史溶岩のアルゴン同位体比の(同位体希釈法)で求めたK‒Ar年代値との比

多くは大気アルゴンの値とは一致せず，従較を行ない，初生40Ar/36Ar比に対する質量来の仮定が厳密には成立しないことがわ分別補正の有効性について検討した．

かっている (例えば，Dalrymple，1969)．

有意なK‒Ar年代値を得る上で注意すべき

この初生比のずれは，基本的には質量分別点として，初生Arの質量分別のほかに，過と呼ばれる質量差に比例した同位体変化に剰40Arの混入や，試料形成後の変質によるKよるものであり (例えば，Krummenacher,4

●-K3Ar-( &!)2013*)* )●-TL-( &!)2013*&!)2006)●-FT-(Watanabe-et-al.,-1987)-●360±70●72±6
170±40●
85±4●
526±13●

●44±3
●44±3

43±2●

110±30●
180±70●
217±6●

●27±6

370±150180±280●
●57±9
27±9,42±9●●39±8
●46±3 ●150±16
51±11,42±12●
43±6● 31±2●●53±5
55±12,-51±5●
●32±5
159±18● 61±6● 29±5●
●110±90●31±5

90±30●17±4● ●29±5●18±2
26±2●
146±17
62±12,76±7●●22±6
86±12●
68±3●

↓320±80-(Kk)159±18-●22±5
●170±30-(Kk)

●91±15

67±11●●30±20●37±5
●34±5





●360±100
3150±110●230±210●390±90270±140

図1．九重火山の既報年代と本研究の試料採取点．地質図は鎌田ほか(1997)をもとに大分県が作成．

%)&!(1996)('#$(2012)-"40Ar

40Ar

図2. アルゴン同位体比の質量分別補正の概要．初生40Ar/36Ar比が現在の大気の組成と等しいと仮定する従来法では，見かけの放射起源40Ar蓄積量がマイナスになる場合があるが，感度法により38Ar/36Arを同時に測定して質量分別直線に基づき補正することで，特に10万年未満の若い試料について，より正確な年代を算出することが出来る．

5

1970)，大気アルゴン同位体比を通る理論的ものは，Electron Multiplierで測定した結な質量分別直線の上に分布することが分果を用いて，試料ごとに初生40Ar/36Ar比をかっている (例えば，松本ほか，1989)．そ補正したK‒Ar年代を計算した．試料の選択

こで， 38 Arスパイクを添加しない感度法に方法や一連の測定法にも，さらなる検討がよって，試料中に含まれる40Ar，38Ar，36Ar必要な部分が一部残るが，予察的にこれまを 直 接 定 量 し ， 安 定 同 位 体 で あ る38A r とでに得られた年代測定結果を紹介する．な36 Arの比と理論式である質量分別直線を用

お，年代値の誤差は全て1σで示す．

いて初生40Ar/36Ar比を補正する方法が開発された (高岡ほか，1989)．特に，数十万年K‒Ar年代測定結果と考察

より若い試料やカリウム含量の少ない試料

鳴子山溶岩：

は，放射起源 40 Arの蓄積量が極微量である

久住山の東に位置し，開析された成層火ため，初期比の大気の値からのずれがK‒Ar山体である鳴子山溶岩(図1)は，山麓部にお年代測定結果に及ぼす影響は大きい．例え

いて飯田火砕流堆積物(53 ka；奥野ほか，ば，38Ar/36Ar比が大気の値よりも低い(すな2013)およびKj-P1降下軽石に覆われるた

わち，初生40Ar/36Ar比が大気の値よりも低め，約5万年前よりも古いと考えられているい)場合には，質量分別の補正なしでは計算(小野，1963；鎌田，1997)．同位体希釈法

上マイナスの年代となってしまう (図2)．

によるK‒Ar年代では，大気混入率が高

本研究では，産業技術総合研究所の炎光

く，-60 100 kaとマイナスの年代値(松本，光度計(ヘキサ科学製FP-33型)，および希ガ未公表)を示し，有意な年代値が得られていス質量分析計 (MM5400Ar) を用いて，カリなかった．今回，鳴子山中腹部において，ウム定量とアルゴン同位体組成分析を実施

より新鮮な試料を採取し，感度法を用いてした．アルゴン同位体測定においては，全測定したところ， 91 15 kaという年代値

40Ar量と40Ar/36Ar比をHigh(n=2, 加重平均)が得られた(表1)．大気混入

Faradayを用いて測定し，38Ar/36Ar比はHigh

Faradayまた率は94%であり年代誤差は大きいものの，はElectron Multiplierによって測定した．今

大気混入量の目安となる 36 Arは0.38 10 -9

回，得られた40Ar強度が5V以上(アルゴン導cc/gと低く，結果も層序と調和的である．

入量

展望台溶岩：~3.8x10-7 cc STPに相当)の試料については，High Faradayで測定し，5V以下の久住山南方に分布する展望台溶岩は約１ 1九重火山溶岩のK‒Ar年代測定結果
  K-Ar  
表1.
Sample ID Sampling

LOIK 2O

Sample(%) (wt.%) wt. (g)0.26 2.36 0.630

40

Ar Int.

36

Ar

3836

Ar/ Ar ± 1σ(V)
1.17(10 -9 cc/g)

0.38

0.1883 0.0008

4036

Ar/ Ar ± 1σ

40Atm. ArAge

318.2 1.9

initial299.8 2.4(10 cc/g)
7.0 1.1(%)
94.2(ka)
91 15

Ar/ Ar ± 1σ

4036

Ar rad. ± 1σ-9± 1σ

Uncor. ± 1σ Ref. age ± 1σ Method (Ref.)

KJ8931

point
鳴子山溶岩

Age* (ka)93 3(ka)

KJ8729展望台溶岩 -

2.57

0.341

5.93

4.1

0.1847 0.0009

294.0 0.4

288.4 2.9

21.8 12.5

98.2

270

140-60 20-90 90

同位体希釈法(3)KJ8730展望台溶岩 -

2.70

0.252

5.78

5.3

0.1849 0.0010

292.8 0.3

289.1 3.3

20.0 17.5

98.7

230

210

-150 20-150 110

同位体希釈法(3)MY8338 沓掛山下部

0.08 2.03

0.484

6.01

2.9

0.1849 0.0007

296.0 0.5

289.3 2.3

19.3 6.6

97.7

250

90

19 17-20 80

同位体希釈法(1)MY8947 沓掛山下部

0.11 2.120.653

2.200.70

0.1855 0.0005

306.9 0.8

291.2 1.6

11.1 1.2

94.9

15918

130 5

MY8922 沓掛山山頂

0.77 1.96

0.609

1.69

0.55

0.1864 0.0004

312.8 1.0

294.0 1.2

10.3 0.8

94.0

161

13

147 5MY8608 沓掛山

1.17 2.70

0.653

3.30

1.1

0.1855 0.0004

302.6 0.5

291.1 1.2

12.9 1.5

96.2

146

17102 490 30

同位体希釈法(1)MY8925 星生山山頂

0.52 2.41

0.648

5.13

1.8

0.1845 0.0011

292.9 0.5

288.0 3.6

9.0

6.7

98.3

110

90-69 729-31 5MY8588 星生山

1.04 2.34

0.213

6.48

6.5

0.1857 0.0010

293.9 0.3

291.7 3.2

14.0 21.1

99.3

180

280-140 30MY8915 硫黄山

0.43 2.590.655

2.440.85

0.1837 0.0005

300.4 0.6

285.4 1.5

12.7 1.4

95.0150

1667 5-70 150*質量分別未補正年代
*"

Refs: (1)星住ほか(2013) 同試料，(2)奥野ほか(2013) 別試料, (3)松本(未公表) 同試料

Refs: (1)(2013)#(2)!(2013)6

, (3)()

TL法(2)
同位体希釈法(1)万年前の久住山溶岩に直接覆われる(鎌田，

159 18 kaの年代値が得られた．これは沓

1997)．約5万年前に噴出したKj-P1降下軽石

掛山山頂付近の溶岩の年代(161 13 ka，(奥野ほか, 2013)は展望台溶岩の上には見ら146 17 ka)とよく一致する．これらの年代れないが，展望台溶岩の分布域の南に発達から，沓掛山の主な活動は約15〜16万年前する平坦面に認められることから，Kj-P1のと考えられる．北部の溶岩流のTL年代より上位に位置するとされていた(Kamata andも約10万年古い結果であるが，採取場所がKobayashi, 1997)が，Kj-P1が堆積後に浸食異なるため直接比較することができず，複された可能性もある．同位体希釈法による数回の活動を示している可能性もある．

K‒Ar年代測定では2試料について，-90，-150 kaと有意な値が得られてい星生山溶岩および硫黄山溶岩：なかった(松本，未公表)．今回，同試料につ星生山は九重火山の中央部に位置し，そいて，感度法により測定を実施した．そのの中腹の硫黄山は1995年に噴火した後，現結果，270 140，230 210 kaという年代在も噴気が見られる．層序および地形判読が得られたが誤差が大きい．大気混入率がから星生山溶岩は約7〜10 ka前後と考えら高く(>98%)，変質の過程で吸着した大気混れていた(鎌田，1997)が，TL年代からは山入量の指標となる 36 Ar量が4.1，5.3

10 -9

頂部は30 ka前後，山麓部で40〜50 kaが得cc/gと高いため，より新鮮な試料を採取られている(奥野ほか，2013)．同位体希釈し，再測定することが望ましい．

法 に よ る K ‒ A r 年 代 で は マ イ ナス の 年 代(-70 150 ka; 星住ほか，2013)を示した試

沓掛山溶岩：

料については，感度法を用いても180 280

沓掛山は山頂から北西，南方向に分布すkaと誤差が大きく，高い大気混入率(99%)おる複数の溶岩流で構成される(図1)．同位体

よび36Ar量(6.5 10-9 cc/g)を示した．山頂

希釈法によるK‒Ar年代は90〜170 kaの幅広付近から再度試料を採取し，測定したとこい値を示す(星住ほか，2013)．また，奥野ろ110 90 kaの年代結果となった．40Ar強ほか(2013)により，北部の溶岩流について度が5Vを超えたためHigh Faradayの値を用50〜60 ka ，南部の溶岩について35 ka前後いた計算であり，試料量を減らして再測定のTL年代が得られている(図1)．本研究ではすることで誤差の低減が見込まれるが，中感度法により4試料の年代測定を実施した．

心値はTL年代より古く，2.4V程度で南方の溶岩流は飯田火砕流堆積物に覆わElectron Multiplierを用いて測定した硫黄れ，断片的に露出している．山頂から南西山溶岩の結果も, 150 16 kaと古い．その原に約5 km離れた池山水源付近で露出する溶因としては，過剰 40 Arの影響よりも，低い岩試料についての同位体希釈法による測定

38 Ar/ 36 Ar比による質量分別補正の影響が大では，-20 80 ka(星住ほか，2013)と測定下

きいように思われる．今回測定した試料の限を下回っていた．同試料について感度法

うち，36Ar量が2.0 10-9 cc/gを超えるものにより再測定したところ, 250 90 kaの年代の多くは38Ar/36Ar比が低く0.1850を下回っ値を得た．高い大気混入率(97.7%)およびて い た ． 硫 黄 山 溶 岩 の 試 料 は36A r 量 が36Ar量(2.910-9 cc/g)を示し，変質の影響

0.85 10-9 cc/gと通常の範囲内であるにもが考えられたため，付近の露頭で再度よりかかわらず，低い38Ar/36Ar比(0.1837)を示

新鮮な試料を採取し，測定したところ，す．測定開始時のスキャン時に塩素等の妨

7害ピークは見られず，精製が不十分のように

and inyo Craters, California, EPSL, 3,は見えないが，38Ar/36Ar比の測定と質量分289‒298.
星住英夫・松本哲一・川辺禎久・廣田明成

別の影響については今後さらに検討が必要(2013) 九重火山中西部の発達史とK‒Arである．

年代，火山学会講演予稿集，136.
鎌田浩毅 (1997) 宮原地域の地質．地域地質まとめ

研究報告(5万分の1地質図幅)，地質調査

感度法K‒Ar法による直接年代測定によ所，127p.

り，九重火山の各ユニットの噴出年代を決

Kamata, H. ＆ Kobayashi, T. (1997) The

定し，評価したところ，鳴子山は約9万年

eruptive rate and history of Kuju

前，沓掛山は約15〜16万年前にそれぞれ活Volcano in Japan during the past

動したと考えられる．

1 5 , 0 0 0 y e a r s . J o u r. Vo l c a n o l .

感度法によるK‒Ar年代測定で質量分別補Geotherm. Res., vol.76, 163-171.

正を実施することにより，同位体希釈法でKrummenacher, D. (1970) Isotope

は測定下限以下であった10万年未満の年代

composition of argon in modem

測定が可能となり，14C法の測定範囲と重な

surface volcanic rocks. EPSL，8，る年代まで拡大できるようになりつつあ

109-117.

る．しかし，試料自体の問題や測定条件に松本哲一・宇都浩三・柴田賢 (1989) 歴史溶も課題が残るため，今後，試料選択の基準

岩のアルゴン同位体比̶̶若い火山岩のK‒Ar年代測定における初生比補正のや再測定による検討が必要である．また，重要生̶̶，質量分析，37，試料採取場所の違い等で詳細に比較ができ353-363．

なかったが，熱ルミネッセンス年代よりも小野晃司(1963) 5万分の1地質図幅「久住」

古い年代値が得られる場合があり，同試料及び同説明書，地質調査所，124p．

を用いたクロスチェックが今後必要と考え

奥野

られる．

充・高島勲・長岡信治・鮎沢潤・稲永康平・今里博・大淵真吾・葺本信太朗・兼田大道・小林哲夫

文献(2013) 九重火山中西部の熱ルミネッセ

Dalrymple, G. (1969) Potassium-argon

ンス年代．月刊地球号外，62, 32-36.

ages of Recent rhyolites of the Mono8