フィッション・トラック

ニュースレター第22号

62-63

2009年

ベントナイトの変質年代と温度決定の試み
山田浩史*・長谷部徳子**・福士圭介**・田村明弘***

Approaches to estimate alteration age and temperature of bentonite
Hiroshi Yamada*, Noriko Hasebe**, Keisuke Fukushi**and Akihiro Tamura**** 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.
*** 金沢大学フロンティアサイエンス機構, Frontier Science Organization, Kanazawa Univ.

はじめに計7試料を採取した．

ベントナイトとは粘土鉱物スメクタイトを主成

アパタイトについてはトラック長測定，FT年代分とし，止水性，膨潤性，陽イオン交換性などの決定を行なった．また，ジルコンの分析も性質を持つ岩石である．高レベル放射性廃棄物

KW1・3について行い，FT年代，238U-206Pb年の地層処分において，炭素鋼オーバーパックの周代を算出した．なお質量分析にはLA-ICP-MSを辺をベントナイトで覆う方法が提案されている．

用いた．

このときのベントナイトは緩衝材として重要な役
結果と議論割を果たし，地下水の内部への浸入を防ぐ止水性などが長期にわたって維持されることが期待さ

表1にアパタイトのトラック長データを示すれている．しかし，時間経過に伴って炭素鋼からが，conﬁnedトラックの数はわずかであり，どの生じる含鉄溶液がベントナイトを変質させ，期待試料でも有意なトラック長のデータは得られなされている性質を失わせる可能性があるため，かったため，熱履歴の分析は行なえなかった．そ鉄-ベントナイト相互作用の解明が急務とされてのため，以降は年代値のみで議論を行なう．

いる．本研究は，天然で溶存鉄とベントナイトが表2にアパタイトとジルコンのFT年代測定結果反応している場所を対象とし，アパタイトフィッを示す．KW1~3・5・6のアパタイトFT年代はショントラック (FT) 法を用いることによりベン28Ma付近の値を示したが，トラック数が少なくトナイトの変質に要した期間・温度を明らかにす誤差が大きい．それに対してKW4は他の試料とることを目的として行った．

比べてトラック密度が2.09 (106/cm2) と高いた
め，誤差が小さくなっており，17.6Maという若い年代を示す．KW7はアパタイトとジルコンが含試料と分析方法
試料は宮城県の川崎ベントナイト鉱山で採取しまれていなかったことから，ベントナイトの原岩た．このベントナイト鉱床は13-15Maの微化石ではない可能性がある．KW1~3のアパタイトFTを産する作並層 (大槻ほか，1986) に挟まれる凝年代がおおよそ同じであることからベントナイト灰岩層が続成変質を受けて生成したものでありの変質温度は100℃以下であることが示唆され(Takagi et al., 2005)，ベントナイトの生成温度る．しかし年代の誤差が大きく，変質の期間が分は46-48℃とされている (伊藤ほか，1999)．鉱床からない以上は年代のみから判断することは信頼

中には鉄を含む熱水が沈殿して生成した緑色の熱性に乏しいことから，少なくともより多くの粒子水脈が網脈状に散在しており，熱水脈周辺のベン表１．アパタイトトラック長データ．

トナイトは鉄によって変質を受けていると考えられる (杉浦，2009)．試料は熱水脈試料 (KW1)，

トラック

Dpar

C軸角度

トラック数(μm)()

長 (μm)

KW3

11.25

64.814.38

KW411.2662.614.51

試料名

鉄変質ベントナイト (KW2)，未変質ベントナイ
ト (KW3)，鉱床中に含まれる原岩 (KW4)，鉱床外の露頭で採取した原岩3試料 (KW5・6・7) のトラック長は5回測定したときの平均値62表２．FT年代測定結果．
トラック密度
試料名
KW1KW2KW3粒子数

トラック数

U濃度

238

U濃度の誤

238

(106/cm2)(ppm)

差(ppm)

年代（Ma）

年代の誤差
(Ma)

Ap

38150.030

2.090.18

28.2

7.68

Zr

17266

1.227

133.14

11.73

17.3

1.85

Ap

2560.026

1.77

0.15

28.4

11.8

Ap

1710

0.044

2.86

0.16

29.7

9.54

Zr

17139

1.018

135.11

11.63

14.1

1.71

KW4

Ap

1775

0.209

23.10

3.66

17.6

3.46

KW5

Ap26

170.074

5.16

0.40

28.0

7.11

KW6

Ap

2763

0.145

11.12

1.52

25.5

4.73

KW7Ap

0------

Apはアパタイト，Zrはジルコンを示す．

を分析して，さらに議論を深める必要がある．

トナイト試料が約1-5ppmという低い値をとっまた，アパタイトよりも閉鎖温度の高いジルコた．このことから，ベントナイト生成時にアパタンのFT，U-Pb年代の方が約14-17Maという若いイト中の 238 Uが拡散してしまい，ジルコンFT，年代を示している．これらの年代は原岩の噴出年

U-Pb年代に対してアパタイトFT年代が若くなっ代を示していると考えられ，大槻ほか (1986) でていることが考えられる．

報告された作並層の微化石年代 (13-15Ma) とも謝辞一致する．KW4のアパタイトFT年代が，KW1・3から得られたジルコンのFT年代とU-Pb年代と試料採取には川崎鉱業株式会社に協力していたほぼ一致することから，この年代も原岩の噴出だいた．また，原子力環境整備促進・資金管理セ年代を示し，KW4はベントナイトの原岩であるンターに資金援助していただいた．

可能性が高い．アパタイトよりも閉鎖温度の高いジルコンのFT年代，U-Pb年代の方が若い年代を参考文献示すことは理論上ありえない．そこで表2のアパ

Takagi, T., Koh, S. M., Song, M. S., Itoh, M.

タイ ト の238U 濃 度 を 見 る と ， 原 岩 試 料 はand Mogi, K., 2005, Geology and5.16-23.10ppmを示しているのに対して，ベント

properties of the Kawasaki and

ナイト試料は1.77-2.86ppmという低い値を持Dobuyama bentonite deposits of Zao

つ．さらに詳しく見るために，図1に全アパタイ

region in northeastern Japan. Clay

ト粒子の238U濃度の分布図を示す．図1でも原岩

Minerals, 40, 333-350.

試料が約1-35ppmという値をとる一方で，ベン大槻憲四郎・斉藤常正・吉田武義, 1986, 新生代
東北本州弧地質資料集 (北村 信編) . 第3巻,
その3, 島弧横断ルートNo.24.
伊藤雅和・石井卓・中島均・平田征弥, 1999, ベントナイトの成因・生成環境に関する一考
察-国内4鉱床の比較-. 粘土科学, 38,181-187.
杉浦朋典, 2009, 天然にみられる鉄-ベントナイト相互作用. 金沢大学理学部地球学科卒業論文.

図1. アパタイト中の 238 U濃度の分布． 238 U濃度のエラーバーは標準誤差でつけてある．

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