フィッション・トラック

ニュースレター 第25号

50-53

2012年

天草陶石村山脈五層採掘場の堆積岩のジルコンのフィッション・トラック年代
大平寛人*・大島宙眞*・加納和樹*

Zircon ﬁssion track age from sedimentary rocks in the Goso quarry of
the Murayama pottery stone dyke, Amakusa area
Hiroto Ohira*, Chuma Oshima* and Kazuki Kano** 島根大学総合理工学部地球資源環境学科，Department of Geoscience, Shimane University.

はじめにした（図1）．一般に天草地域の陶石脈は，周囲陶石は一般に流紋岩の貫入後，流紋岩自身が熱の白亜紀堆積岩の堆積構造（層理面）を垂直に切水変質を受けて形成した石英，セリサイト，カオるように産するが，この五層採掘場では脈幅（厚リンなどからなる白色硬質の岩石で，古くから陶さ）約10ｍの陶石脈が層理面に対して調和的器や碍子などの窯業原料として利用されてきた．
熊本県天草下島の北西部に位置する天草陶石鉱床は国内では最大規模で，白亜紀の堆積岩類（姫浦層群）を貫く幅数ｍ〜十数ｍ，最大延長約４kmにおよぶ流紋岩脈が，その後の熱水変質を受けて形成された．陶石脈は大きく3つに分けられ，NNE-SSW方向の海岸脈および村山脈，NWSE方向の皿山脈からなる．
陶石化に関連した変質作用や，陶石中の石英やセリサイトの鉱物学的性質についてはいくつかの研究が報告されている（例えば富樫，1975；中川，1988；Nakagawa and Matsuura,1994）．また陶石や陶石を切るセリサイト脈の図1
天草陶石，五層採掘場．層理面に対し平行に産する陶石脈と試料採取地点（堆積岩）

全岩K-Ar年代についても報告がある（例えば柴田・富樫，1975；濱崎，1996）．天草下島全体
で見ると流紋岩の活動とそれに続く変質作用は13〜17Maと数Maの時代幅があることから年代論について研究の余地が残されている．
天草陶石に含まれるジルコンはU濃度，FT密度が著しく高いためエッチングを進めることができず年代を測定することができなかった．そこで今回，陶石脈に接する堆積岩からジルコンを取り出しフィッション・トラック法による年代測定を試みたので報告する．堆積岩から取り出されたジルコン中のフィッション・トラック（FT）が陶石の原岩である流紋岩の貫入時の熱により十分なアニーリング（焼きなまし）を受けていれば，流紋岩の活動時期を知ることができると考えた．
試料

試料は天草陶石，村山脈の五層採掘場から採取

図250

陶石脈と接する堆積岩の薄片写真．

（平行）に産する．試料は陶石脈の上面と接する堆積岩から採取した．GS-eは陶石脈の上面から3cm以内で明瞭な褐色の焼けの見られる硬質な砂質岩である．鏡下では褐色〜赤色の鉄酸化物が粒間を埋め，斜長石片および基質部がシリカに交代しており，まれにセリサイトを含む．
GSOK-11は陶石脈上面から5cm以内の明瞭な焼けをともなわない黒色粘土質の試料である．鏡下では鉄酸化物の量は少なく，基質はシリカに交代しているが，斜長石は残存している．変質の程度はGS-eに比べると低い．

図3
比重分離によって堆積岩から取り出された重鉱物粒子（GSOK-11）

フィッション・トラック年代測定

実験は大平・永井（2004）および大平・秩父盆地団体研究グループ（2011）に従った．
比重分離によって得られた重鉱物粒子を図3に，エッチング後の典型的なジルコンを図4に示した．ジルコンの多くは淡紅色で，自形柱状の粒子，円磨され丸みを帯びた粒子，あるいは破片状まで幅広い形状を呈する（図3）．わずかに含まれる円磨度の高いジルコンは淡紫色を呈する．
これらのジルコンから比較的自形に近い粒子を優先的に取り出し実験に供した．ジルコンの多くは累帯構造や著しいメタミクト化の影響でエッチング後の結晶状態が良好ではなく，FTの認識が困難なため年代測定には適さない．しかしFTの計測が可能な粒子もわずかに含まれた．

図4 エッチング後の典型的なジルコン粒子．ジルコンが清浄で一見して通常のFTの長さを示す粒子（a）と，熱によるFTのアニーリング（リセット）が不十分なため短いFTや点状のFTが比較的多く存在する粒子（b）．

図4に示すようにエッチング後の結晶表面が比較的清浄なジルコンには，個々のFTの長さが短いものから長いものまで比較的均質に分布する粒子（図4（a））から，点状あるいは短いFTが比較的多く存在する粒子（図4（b））がある．
前者は流紋岩貫入時の熱によりジルコン中のFT

98Maと29.3Maを示す粒子は鏡下で一見してジが十分なアニーリング（焼きなまし）を受けFT

ルコン上に短いFTが多いことがわかった（図年代がリセットした粒子と考えられる．後者は4（b））．なおこれら年代測定から除外された

FTのアニーリングが不十分であったため，短い粒子は年代ヒストグラムで灰色のコラムで示されFTが残存しているものと考えられる．

る（図5（c））．

年代測定結果を表1に，粒子年代プロットを図GSOK-11は清浄なジルコンが少なく20粒子し5に示した．年代計算および粒子プロットの作成

か計測されなかった．全ての粒子を用いて計算しにはTrackkeyプログラム（Dunkle, 2002）を使た見掛け年代は29.7Maであり，確率密度分布は用した．

バイモーダルな曲線を示す（図5（c））．GS-e

GS-eは当初34粒子を計測したがカイ二乗確率と同様の基準でカイ二乗確率が5％を越えるまでは0.0％であり，年代粒子群がポアソン分布を示粒子を除去し，残りの12粒子から計算されたカさず異質粒子の混在を示す結果となった．カイ

イ二乗年代は17.0 1.5Maである．総自発FT数が二乗確率が5％を越えるまで（ポアソン分布を示178と少ないため誤差が大きい．除去された8粒すまで）古い粒子を除去するとカイ二乗年代と子の見掛け年代は35Ma〜70Maであり（図して 1 4 . 2 M a が 得 ら れ た ． 除 去 さ れ た 粒 子 は5（c）），前項で述べたように鏡下で一見して98Ma，28.7Maおよび29.3Maを示し，このうち自発FTの長さが短い印象を受ける．

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G2A:MSTDNA7 ELU<Q@U º  o

1  È 1 G2A:MSTDNA7_¤~Â Sample

No. ofNo. ofȡs (Ns)ȡi (Ni )P(Ȥ2)ȡ d (N d)

Name

total

selected(×10 6/cm2 )(×106 /cm2 )%(×105/cm2)

grains34

grains311.7780( 809) 2.7165(1236) 11.5 1.1522(6088)

GS-eî°

T³Ôï

GSOK-11î¿tÔï

2012U

P(Ȥ2 )Ageppm(Ma)(±1ı)

314.4

14.20.7

0.75 268.2

17.01.5

Weighted mean age=14.80.61.9778( 178) 4.6667( 420) 76.4 2.1776(7191)

r0.8¤~#ÂfÛé0`ªyÛC2B7@U¢(ED1) *Ç/.ñ_b NIST-SRM612 6N<. -Ö~>
U@ 377.9±5.1îJRR4ï*$ 367.9±4.1îKURï0`ªË».ñY{§#k{i±¹ã«k{i¶|±¹" JRR-4 " Ù¼ 25 ·äîGS-eï&#]Üz|k{¦ë"k{¦ KUR "ìàÌcu ×Ù¼ 5 äÇîGSOK-11ïñ
_b#53[Z´© P(Ȥ2 ) 5í0Õ -&n b0µ¾{0ælË».ð53[Z_îP(Ȥ2)Ageïµñȡs(Ns)òÆ«DNA7îïðȡi (Ni)òÍ«DNA7îïðȡd (Nd)òÄß6N< SRM612 Ó,^J35"Í«DNA7îïðP(Ȥ 2 )òȤ [Z~ÂðròÆ«-Í«DNA7"­åaðUò4NS¥s 5 ¾{_HRADñîaïÆ«(RhoS)Í«(RhoI)FT ­åðîbïNC21PHRADð
îcï_F<D8NKñ
_F<D8NK#ð_Ë» `ª.¾{"'"´©gÄðe¾{0ª xp"Ä0µ
図5 粒子年代プロット．（a）自発(RhoS)―誘発(RhoI)FT密度相関，（b）ラディアル-ñ8QU"9NK#æl.¾{
îI1?Sg0µèq+y.-¾{ FT "¨O=ADX}e¾{ïプロット，（c）年代ヒストグラム．年代ヒストグラムでは，年代計算に使用された粒子のみの確率密度分布曲線と，全粒子を用いた場合の曲線を示している．グレーのコ# 17.01.5Ma ラムは除去された粒子（ポアソン分布を示す母集団から外れる粒子でFTの熱リセット -ñÃÆ« FT  178 
P9S" FT£Á Òd"¨ *,O=AD
が不完全な粒子）(Îz ñæl. 8 ¾{"É -0ðç¯Å+ 3ó5cm "½

_# 35Maó70Ma  ,îs 5îcïïðhêØ
議論%*áWVÉÆ« FT"â® j
流紋岩脈（陶石脈）と接する白亜紀堆積岩のジÑ0m-ñ
ルコンのFTが流紋岩貫入時の熱によりリセットr   FT _O=AD -;P9S¾
して砕屑ジルコンを除去する手法の一つであるカ{#/ ñ+.CU@ ²
イ二乗年代を適用してFT年代を求めた結果，重;P9S0æl-¢"V -53[Zみ平均年代として14.8 0.6Maが得られた．誤差_0Úª FT _0¡(ÂðÞ'v
は大きいものの概ね流紋岩脈の貫入時期を示して_ 14.80.6Ma +.ñÎ#z )いると解釈される．

していることを期待したが，陶石脈から3〜5cmÐÏの範囲においてFT年代がリセットしているジル£Á Åîç¯Åï-¬\Àw¸ ";コン粒子はわずかであった．得られたデータに対52""!£Á Å"Òd0µ -ÊÝ
年代計算から除外されたジルコン粒子は，ジル参考文献

コン表面に短いFTあるいは点状のFTが残存しており，熱によるFTのアニーリングが十分ではな

濱崎聡志, 1996，熊本県天草地域の火成活動とセかったことを示している．エッチングにより天然リサイト化熱水変質作用のK-Ar年代, 地質調のジルコン結晶内部面（研磨面）に点状のFTが査所月報, 47, 201-207.

出現することは，例えば東松浦半島のゲンブ岩

三浦千佳・大平寛人, 2011, 有田-天草地域の陶石中に捕獲された花崗岩のジルコンについて報告さ鉱床の変質作用と熱履歴（予報）, フィッ

れている（渡辺・石橋，1987），それらは捕獲

ショントラック・ニュースレター，No.24，時の被熱では完全にアニーリングされなかった

75-78．

FTと解釈される．陶石と接する堆積岩にFTがリ

中川昌治, 1988, 天草陶石の構成鉱物, 粘土科学,セットしたジルコン粒子が少量しか含まれないこ

28, 11-29.とは，個々のジルコンの時代やメタミクト化の程Nakagawa M. and Matsuura T., 1994,

度の違い，ジルコンの化学組成に起因するFTのHydrotehrmal alteration at the

熱安定性などの影響，あるいは鏡下で堆積岩の変Denbekoba deposit of Amakusa pottery質の程度が顕著でないことから，流紋岩脈の貫stone. Clay Science, 9, 123-136.

入時の温度（比較的低温であったこと）などに

大平寛人・永井淳也, 2004, 放射年代学（FT法）関連すると思われる．

入門．地球科学，58，185-189．

天草陶石に関する既報の放射年代は，海岸脈の大平寛人・秩父盆地団体研究グループ，2011, 秩

陶石から13.3 0.6Maの全岩K-Ar年代が（柴田・父盆地北東部に分布する中新統最下部層の富樫，1975），皿山脈の傳兵衛木場採掘場の陶FT年代．地球科学，64，81-91．

石を切るセリサイト脈から16.4 0.3Maおよび

柴田 賢・富樫幸雄,1975, 熊本県天草下島西部に16.6 0.8Maの全岩K-Ar年代が報告されている

分布する酸性火成岩類のK-Ar年代．地調月（濱崎，1996）．また同採掘場の陶石から水ひ

報, 26, 27-31.に よ って 抽 出 し た セ リ サイ ト の K- A r 年 代 はDunkl I, 2002, Trackkey：a windows program

13.8 0.3Maおよび14.0 0.3Maである（三浦・for calculation and graphical presentation

大平，2011）．セリサイトのK-Ar年代の閉鎖温of ﬁssion track data. Computers &度を考慮すれば，これらの年代（13Ma〜

Geosciences, 28, 3-12．

16Ma）は流紋岩脈の貫入に引き続いて生じた熱

富樫幸雄, 1975, 熊本県天草陶石鉱床における変水変質作用（陶石化）の時代を示していると解釈

質作用, 地質調査所月報, 25, 10, 491-508.

される．今回得られた大まかなジルコンFT年代

渡辺公一郎・石橋澄, 1987, 捕獲岩中のジルコ

14.8Maは既報の放射年代と大きく矛盾するものンを用いたフィッション・トラック法によるではなく，村山脈の陶石（五層採掘場）におけゲンブ岩の年代測定―佐賀県東松浦半島産玄る流紋岩の活動時期を示すと考えられる．ジルコ

武岩類への応用．地質学雑誌, 93, 65-68.

ンのFT年代の精度をさらに高めるには，計測粒子数を増やすとともに，FTの長さを計測し個々のジルコンのアニーリングの程度を評価する必要がある．

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