フィッション・トラック

ニュースレター 第25号

32-34

2012年

高感度高分解能イオンマイクロプローブ(SHRIMP II)を用いた
U‒Pb同位体年代分析
堀江憲路*

U‒Pb isotopic dating
using a sensitive high resolution ion microprobe (SHRIMP II)
Kenji Horie** 国立極地研究所，National Institute of Polar Research
はじめにり自動分析も可能となっている．自動分析中に試1973年，Bill Compston教授を中心としたオー料ステージの滑りにより実際の分析点と予約位置

ストラリア国立大学のグループは，Pb同位体をとの間にずれが生じても，事前に記憶させた画像精密に分析することが可能な高感度二次イオンとの照合により，ステージ位置の自動補正を行っ質量分析計(高感度高分解能イオンマイクロプており，現在では2〜3日程度の連続自動分析がローブ

SHRIMP)の開発に着手した．彼らの成可能である．また，インターネット経由での遠隔果は1983年にFroudeらが西オーストラリア・操作により，世界中のどこからでも操作すること

Narryer山地の始生代の変成岩から冥王代のジルができる．

コンを報告したことにより，地球科学の表舞台有効な一次イオンビーム径は＞30〜5 μmであに登場した(Froude et al., 1983)．1992年にり，絞りにより段階的に調整できる．1％質量分

SHRIMP IIが開発され，翌年にCurtin工科大学に解能〜5500において感度は＞18 cps/ppm/nAで導入されて以降，2012年現在でSHRIMP II(e)，あり，1 Maよりも若いジルコンでも分析が可能

SHRIMP RG，SHRIMP SIを合わせて16台が稼である．現在，一次イオンの加速電圧を調整する働しており，地質試料のみならず，地球外物質やことにより，さらに感度を向上させることが検討

考古学試料，古環境学への応用も行われている．

されている(Magee, 2011)．試料は25 mm径の樹これまでジルコンやチタン石，モナズ石，燐灰脂で包埋するのが通常であるが，35 mm 径の樹石，ゼノタイム，ルチル，褐簾石などのU‒Pb年

脂試料の利用が可能となり，分析領域が拡大する

代分析に加え，同位体比分析を含めた希土類元とともに，試料ホルダーの縁部に由来するU‒Pb

素分析，酸素同位体比分析などを通じて有益な間の分別効果も低減し，分析精度も改善された情報を提供してきた．SHRIMPは，松田久教授が(例えばNiihara et al., 2010)．

提案したデザイン(Matsuda, 1974)に基づき設計

SHRIMPによるジルコンU‒Pb同位体年代分析

されており，高質量分解能を達成しながらも高感の現状度を維持できることを特徴とし，ジルコンのU‒P
ｂ年代分析で必要な試料の量は10 ng以下であSHRIMPの改良と分析技術の向上に伴い，ジルる．最初の論文報告がなされて29年が経過する

コンU‒Pb年代分析の精度は向上したが，同時に現在に至っても，地質年代を議論する上で不可欠確度を保障することが重要となってきている．

な機器として幅広く認識されている．国立極地研

SHRIMPでのU‒Pb年代分析で用いられる標準試究所では，1999年に広島大学(1996年導入)に続料は，一般的に(1)対象鉱物と近似した化学組き，日本国内2台目のSHRIMPを導入した．

成・結晶性を持ち，(2)鉱物学的に純粋であり，(3)5 μm以下の領域で，Pb/U比とPb/Th比がコSHRIMPの現状ンコーダント(1％以下)であることを必要条件と29年の歳月を経た現在も，SHRIMP本体の改している．現状での分析精度に似合う確度を保証

良や分析手法の開発が精力的に行われている．分するためには，Pb/U比のより均質な標準試料を析試料の顕微鏡写真や組成像を操作用コンピュー準備することは当然のことながら，未知試料と年タに取り込むことにより，分析点への移動が簡代が類似した年代既知のジルコン(参考試料・二素化されている．分析点を事前予約することによ

次標準試料)を参照しながら分析を行う，もしく

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は標準試料または参考試料で未知試料の年代を析機器や分析条件への依存性が高いことが問題と挟み打つことが重要である．SHRIMPの開発当初

なる．Hf濃度決定では，[Zr2O+/Hf+]‒[HfO+/Hfからスリランカ産の巨晶SL3 (約550 Ma)やSL13+]間の相関を利用する．同様の手法は，SHRIMP(572 Ma)を標準試料として用いてきた(Claoué-でのU濃度決定に利用されており，分析機器・分Long et al., 1995)．その後，CZ3 (564 Ma;

析条件への依存性がより低いと考えられている．

Pidgeon et al., 1994)やAS-3，FC-1 (1099 Ma;引用文献

Paces and Miller, 1993)等が用いられており，現在ではTEMORA2 (416.8 Ma; Black et al.,Black L.P., Kamo S.L., Allen C.M., Davis

2004)が使用されることが多い．また，近年では

D.W., Aleinikoﬀ J.N., Valley J.W., Mundil

分析機器内部でのPb同位体分別を考慮する必要

R., Campbell I.H., Korsch R.J., Williams性が指摘されており，始生代のジルコンのPb‒PbI.S. and Foudoulis C., 2004, Improved

年代についてはOG-1を用いてPb同位体比を保証

206Pb/238U microprobe geochronology

している(Stern et al., 2009)．

by the monitoring of a trace-elementrelated matrix eﬀect; SHRIMP, ID-TIMS,

ジルコン分析の展望

ELA-ICP-MS and oxygen isotope

U‒Pb年代分析で用いる標準試料は，未知試料

documentation for a series of zirconの推定年代と近似した年代を持つものを使用すstandards. Chemical Geology, 205, pp.

ることが好ましい．日本列島の地質年代を網羅す

115‒140.

るには300 Ma程度から数10 Ma程度の標準試料

Claoué-Long J.C., Compston W., Roberts J.

ないし参考試料が必要であるが，上記の標準試and Fanning C.M., 1995, Two

料は400 Ma以前のもののみである．現在，Carboniferous ages: a comparison ofAusZ2 (38.04

0.19 Ma; Kennedy, 2010)が若SHRIMP zircon dating with conventional

いジルコンの標準試料として提案されており，今zircon ages and 40Ar/39Ar analysis. In:

後も「若い」標準試料・参考試料が提案される

Berggren, W.A., Kent, D.V., Aubrey, M.P.,ことが期待される．一例として，富山県宇奈月地

Hardenbol, J. (Eds.), Geochronology Time域の石英閃緑岩中のジルコンがある．当ジルコン

Scales and Global Stratigraphic

は組成累帯構造を持つが，比較的均質なPb/U比Correlation. Society for Sedimentaryを示す．そのU‒Pb年代は191.3

Geology Special Publication, vol. 54. pp.

0.7 Maであり，200 Ma程度の参考試料として利用できる可3‒21.

能性がある．

Froude D.O., Ireland T.R., Kinny P.D.,

現在，世界の潮流としてはジルコンのU‒Pb年

Williams I.S., Compston W., Williams I.R.

代分析に加え，希土類元素存在度分析や酸素同and Myers J.S. 1983, Ion microprobe

位体分析，Ti温度計，Li同位体比分析，Hf同位体

identiﬁcation of 4100‒4200 Myr old

比分析などを行うことにより，その形成論・年

terrestrial zircons. Nature 304, pp. 616‒

代論を深化させることに重点が置かれつつある．

618.

単一試料について多様な分析を行う上で，1つのKennedy A., 2010, An Eocene zircon

分析での試料損傷を最小限に抑えることが重要で

standard. International Association forある．また，1つの分析過程において，多様な元Gondwana Research Conference Series

素を同時に分析することも重要である．一例と10, pp. 41‒42.

して，U‒Pb年代分析と同時にHf濃度を決定する

Lowery L.E., Miller C.F., Wooden J.L.,手法がある．Hfはジルコンの特徴づけを行う上Mazdab F.K. and Bea F. 2006, Hf and Ti

で重要な元素の1つであると同時に，近年ジルコ

zoning in zircons: detailed records of

ンの形成温度との関係も指摘されており，詳細なmagmatic processes. Geophysicalマグ マ 過 程 を 検 証 す る 上 で 重 要 な 元 素 で あ る

Research Abstracts 8, EGU06-A-01258.

(Lowery et al., 2006)．U‒Pb年代と同時にHf濃Magee C., 2011, Low Impact Energy SIMS度を決定することにより，詳細な年代議論がでUsing SHRIMP. 6th Biennial Geochemicalきることが期待される．元素の濃度決定では相SIMS Workshop, abstract. pp. 16.

対感度係数を用いることが一般的であるが，分Matsuda H., 1974, Double focusing mass33

s p e c t r o m e t e r s o f s e c o n d o r d e r.

International Association for GondwanaInternational Journal of Mass

Research Conference Series 10, pp. 59‒

Spectrometry and Ion Physics 14, pp.

60.

219‒233.

Pidgeon R.T., Furfaro D., Kennedy A.K.,

Paces J.B. and Miller J.D., 1993, Precise U‒Pb

Nemchin A.A., van Bronswijk W. andages of Duluth Complex and related maﬁc

Todt W.A., 1994, Calibration of zircon

intrusions, northeastern Minnesota:

standards for the Curtin SHRIMP II,

geochronological insights to physical,

Eighth International Conference on

petrogenetic, paleomagnetic andGeochronology, Cosmochronology andtectonomagmatic processes associatedIsotope Geology, pp. 251.

with the 1.1 Ga midcontinent rift system.

Stern R.A., Bodorkos S., Kamo S.L.,

Journal of Geophysical Research B 98,

Hickmann A.H. and Corfu F., 2009,

pp. 13997‒14013.

Measurement of SIMS instrumental mass

Niihara T., Tachikawa O. and Horie K., 2010,

fractionation of Pb isotopes during zircon

N e w d e s i n e m e g a m o u n t h o l d e r,

dating. Geostandards and Geoanalyticalapplication for extra terrestrial materials.

Research 33, 145‒168.

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