フィッション・トラック

ニュースレター第 19 号

51-55

2006 年

最近の TL 年代測定の進歩− SAR 法によるテフラの RTL 年代測定−
鴈澤 好博*，臼井理沙**，田中瞳***，篠原 緑*

Recent progress of TL dating -RTL dating of tephra using SAR protocolYoshihiro Ganzawa*, Risa Usui**, Hitomi Tanaka***, and Midori Shinohara**

北海道教育大学教育学部函館校， Faculty of Education, Hokkaido University of Education,
Hakodate Campus.

** 利尻富士町立鴛泊小学校， Primary School of Washidomari, Rishirifuji-cho, Hokkaido.
***南足柄市岩原小学校， Primary School of Iwahara, Minamiashigara-cho, Kanagawa.

Abstract

さかのぼり， Aitken(1985)による総括的なテキスA recent developed luminescence dating method,

トも出版されているが， TL の発光原理や現象はSAR protocol was employed for Toya tephra dating

複雑なため，実験方法も鉱物によって異なるなど

using RTL of quartz grains. RTL counts were

多様で，研究者間で統一化された測定方法が確立

corrected by a test dose measurement, monitoring ofされているわけではない．したがって，年代測定

sensitivity change of RTL, originated in readout cyclesに優れた RTL を対象とする場合でも，テキストof heat and radiation. The corrected RTL ages of Toyaの慣用的な手法だけでは満足できる結果を得るこ

derived from SAR, MAR and MAAD protocols wereとはできなかった．また， RTL 測定装置も次項

well agreed with an age estimation deduced from

で述べるように，市販の装置では十分な検出感度

tephra correlation.

を得ることができず，独自の開発が必要であった．
本論では， 最近， Murray and Wintle (2000)にはじめによって提案された single-aliquot regenerative-dose

赤色熱蛍光（ Red thermoluminescence ； RTL ）法（ SAR 法）を用いて， Toya を対象に RTL 年

は 1980 年代から 90 年代前半に， Hashimoto et代測定を行った結果について述べる．

al.(1986,1993)や Miallier et al.(1991)によってその実験存在が指摘され，青色熱蛍光(BTL)より安定で，古い時代を対象とする年代測定に適していること

a) 試料が明らかにされた． RTL は主に火山岩に含まれ実験試料として洞爺火砕流堆積物（試料名：るβ型石英に見出され， 600-650nm の波長を持

Toya-GE ）から抽出した石英を用いた．採取地点

ち ， 350-380 ℃ 付 近 に 発 光 の ピ ー ク を 持 つ ．

は洞爺火砕流堆積物の模式地である北海道伊達市

Fattahi and Stokes(2000)は捕獲電子が常温下で 109

長流川河畔に位置しており，採取試料は 3 層に区年の寿命を持つことを述べ，これまで 2ka から分される flow unit の中位層準（ TpflⅢ）に相当す

1.2Ma の年代測定に応用されている（ Fattahi andる(Ganzawa et al., 2005)．

Stokes,2003)．したがって，更新世中期から後期のb) TL 装置

時代を，最も得意とする年代測定法である．

本研究で用いた装置は，これまで筆者らが開発

筆者らはこうした点に注目し，これまで主に更した装置で，受光装置，加熱装置， X 線照射装置

新世テフラを対象に RTL 年代測定の基本的な研からなり，全体をパソコンで制御している．光電究を進めてきた． TL 研究の開始は 1970 年代に子増倍管には赤領域の受光特性に優れた R649S

51

図１ MAAD 法， MAR 法および SAR 法の実験手順．
本論では MAAD 法および MAR 法も test dose 法を本測定の後に加え,本測定の RTL 測定強度の感度補正を行った．

を用い，これを電子冷却装置に格納している．ヒてきた．この方法では，試料間の発光特性の違い

ーターは Watroo を用い，最大 600℃まで， 1℃/secなどの geometry を 補正す るこ とがで きない ．の加熱が可能である．照射線源として，橋本ほか

SAR 法のもう一つの優れた点は，同じ試料を用い(2002)が開発した X 線（ Variant ）を用い， 50W ，るので測定に必要な試料は最低限で済むことであ

0.1mA の出力で 6.1Gy/m の線量を供給できる．

る． multi grain で行う場合でも 30 粒子程度で十照射部前面には 200μm のアルミ板を置き，低エ分である．筆者らは測定装置の受光感度改良を進

ネルギーX 線をカットしている．フィルターにはめ， 1 粒子の年代測定を実現することに成功しHoyaO56） とた（ Ganzawa et al.,2005 ）．従来の手法では 1000

SchottBG39(3mm)を用いている．パソコンでこれ粒子以上が必要であったので，大きな進歩である．

らの測定環境を制御し， SAR 測定が可能な装置

一方， SAR 法には次の欠点がある．それは試

あ る い はO60（3mmである．

料に対し，繰り返し人工照射および加熱を加えるc) RTL 測定手法

ため，試料の測定感度が変化する点である．これ

SAR 法は「本測定」と「Test dose 測定」からを補正するため，同じ強度の放射線照射（本実験なる．まず，「本測定」は 30 程度の粒子が入った100Gy ）+TL 測定「Test dose 測定」を「本測定」

1 ディスク（あるいは 1 粒子）を対象に，天然蓄の間につねに差し込み， Test dose TL 強度をモニ

積 TL を測定後，人工照射+TL 測定を繰り返す．

ターする方法を用いる．このため，測定は従来のまた，「本測定」の間に後述の「Test dose 測定」

2 倍の時間と手間を要するが，自動化されているを挿入する．以上の連続測定から，照射線量と TLので大きな支障はない．
本論では SAR 法と比較するため，従来の手法

強度で示される成長線を描き，天然蓄積線量を求である Multi-aliquot regeneration 法（ MAR 法）とめることができる（図１）．
この方法の長所は， TL 測定において常に同じMulti-aliquot additive dose 法（ MAAD 法）も併用

試料を用いるため，試料の geometry が同じであして実験を進めた．測定方法は図１に示したとおることである．従来，天然 TL 測定試料と照射 TLりである．本論で進めた MAR 法と MAAD 法が測定試料は異なる粒子群を用いたので，両者の較従来の手法と異なる点は，それぞれの人工照射正は重量による補正（ TL 強度/mg ）だけを行っ+TL 測定の後に， 100Gy 照射+TL 測定からなる52

実験結果「Test dose 測定」を新たに加えた点である．これにより各測定の感度変化をモニターすることを試a) RTL の感度変化みた．

MAAD 法， MAR 法および SAR 法においてまた，年間線量測定のため，東海原研において「Test dose 測定」から得られた石英の RTL 感度原研施設共同利用を利用して， U および Th の変化を図２に示した．その際， RTL 強度は発光定量を行った． K については原子吸光法によっ曲線のプラトーテストに基づいて， 340-360°C 間て決定した．また，試料の含水率や宇宙線量はの発光数の総計とした．
「Test dose 測定」でモニGanzawa et al.(2005)にしたがった．

ターすると，「本 測定」の照射 線量 25Gy か ら300Gy に対し，いずれの手法においても「 Testdose 測定」時の RTL 強度（感度）が変化している． MAAD 法では 200Gy 照射時に最大 1.48 の感度上昇が， MAR 法では 100Gy および 300Gy
照射時に最大約 1.28 の感度上昇が認められる．なお，ここで基準値（ 1.0 ）としたのは，天然 TL 測定後の「Test dose 測定」で得られた RTL 強度である．
これに対し， SAR 法では 300Gy で最大 1.1程度の感度変化にとどまっている． MAAD 法とMAR 法で感度変化が不安定である原因の一つは，試料間の geometry が異なっていることに由来すると思われる．
これに対し， SAR 法では同じ試料を用いるので geometry は同じとみなされるので，感度変化は，純粋に繰り返し測定（ x 線照射と加熱）の結果と考えられる． geometry の問題があるものの，ここで重要な点は， MAAD 法と MAR 法のいずれもが， SAR 法よりかなり強い感度変化を示している点である．この理由は明確ではないが，少なくとも人工照射によって石英感度の変化は明瞭で，これを補正することが必要であることを示している．この点を従来の手法は考慮に入れていな
かった．
b) 蓄積線量の決定と RTL 年代
Toya-GE の 蓄 積 線 量 の 決 定 は MAAD 法 ，MAR 法でそれぞれ 1 セット， SAR 法では 4 試料で行った．その際得られた RTL 感度変化補正前と補正後の成長線を示した（図２）． RTL の感

図２ MAAD 法， MAR 法および SAR 法で得られた
RTL 成長線， RTL 感度変化および蓄積線量．天然 RTL 測定後の test dose 強度を基準に，感度変化を▲印で示し，感度補正前の成長線（◆印）と補正後の成長線（□印）を描いた．矢印および数字は成長線から示された蓄積線量を示す．

53

度補正は Murray and Wintle (2000)にしたがって，「本測定」で得られた RTL 強度を，直後に測定した「Test dose 測定」で得られた RTL 強度で，除算して行った．照射高線量域で感度変化が増す

表１ RTL の各種測定法によって得られた Toya-GE の年代．

MAAD 法と MAR 法では 1 セットの測定から De を決定し， SAR 法では 4 試料からそれぞれ De を決定した．
用いた試料の粒径を最終欄に示した傾向があるので，感度補正を行うと成長線の傾き法で最も小さく，この原因は同じ試料を用いるのは小さくなる．
したがって，
天然 RTL 強度（ Y 軸で， geometry に変化が生じないためと考えられ上で 1.00 ）と成長線の交点から導かれる X 軸上る．この点から，石英の RTL 年代測定には SARの蓄積線量は，いずれの手法においても補正前の法が優れていると結論した．以上の実験結果は，値より高い値となった．その上昇率は， MAAD最少量の石英による RTL 年代測定への道が開か

法， MAR 法， SAR 法でそれぞれ 59 ％， 16 ％，れことを示している．

12%であった．また，こうした感度補正を加えた

謝辞

後の蓄積線量（ De ）は， 240Gy ， 199Gy ， 215Gy

本研究は 2006 年度科学研究補助金（課題番となった．

号： 18540448 ） 2006 年度南北海道学術振興財団

年間線量決定のため用いた値は次のとおりである． U=1.66

0.14ppm ， Th=4.760.26ppm ，助成金を利用した．
また，放射化分析については，

K2O=2.04%，含水率=0.14 ，宇宙線=0.01mGy/a ．

2005 年度 年度 原 研施 設共 同 利用 （ 課題 番号 ：Adameic and Aitken (1988)の新コンバージョン係

5126 ）を利用した． TL 装置開発について新潟大数を用いた計算で，年間線量（ Da ）=1.91mGy が学の橋本哲夫先生のご援助をいただいた．装置製得られた． De および Da から計算される RTL作にあたっては， MEDEC K.K.にお世話になった．

年代は， MAAD 法， MAR 法， SAR 法の順で，以上の方々に記してお礼申し上げます．

126ka ， 104ka ， 113ka となる．この結果は町田・新井(2003)が Toya で想定した年代， 100ka-115ka

文献に近いといえる(表１)．

Adamic, G. and Aitken, M., 1988, Dose-rate
conversion factors: update. Ancient TL 16,結論

37-50

本論では，石英の RTL が熱安定性に優れ，強Aitken, M.J., 1985, Thermoluminescence Dating.

いシグナルを持つ性質に注目し，最近利用されつ

Academic Press, London. 359P.

つある SAR 法に基づいて， Toya の年代測定をFattahi, M., Stokes, S., 2000, Extending the time

試みた．この測定のため，これまで開発した RTL

range of luminescence dating using red TL

装置を用いた．実験では， SAR 法ばかりでなく，(RTL) from volcanic quartz. Radiat. Meas. 32,

従来の手法である MAAD 法や MAR 法について

479-485.

も「Test dose 測定」による感度変化をモニターしFattahi, M. and Stokes, S., 2003, Dating volcanic

た．その結果，いずれの手法でも感度変化が起こ

and related sediments by luminescenceっていることが明らかとなった．感度変化は SAR54

methods: a review. Earth-Science Review, 62,

Hashimoto,T., Kojima., M.,Shirai N. and Ichino M.,

229-264.

H., 1993, Activation Energies from Blue- andGanzawa, Y., Furukawa, H., Hashimoto, T.,

Red-TL of Quartz Grains and Mean Lives ofSanzelle, S., Miallier, D., Pilleyre, T., 2005,

Trapped Electrons Related to Natural Red-TL.

Single grains of volcanic quartz grains fromNucl. Tracks Radiat. Meas., 21, 217-223.

pyroclastic flows using Red TL. Radiat. Meas.

橋本 哲夫，中川 貴博，薄田 隼人，八幡 崇， 2002 ，39, 479-487.

小型 X 線発生装置を搭載した蓄積放射線線量評価

Hashimoto,T., Koyanagi, A., Yokosaka, H.,

用ルミネセンス自動測定システムの開発．

Hayashi, Y., Sotobayshi, T., 1986,

BUNSEKI KAGAKU, 51, 625-632.

Thermoluminescence colour images frombeach sands. Geochem. J. 20, 111-118.

55