フィッション・トラック

ニュースレター第33号

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2020年

ジルコンの薄片エッチングをめざした取り組み
小山博晃*・長谷部徳子*

Attempt to etch zircon in a thin section
Hiroaki Koyama* and, Noriko Hasebe** 金沢大学，Kanazawa University

はじめに化できる分離済みの古いジルコン(約900Ma)

測定によく利用される鉱物である．しかし主要(約20Ma, NST, Tagami et al., 1995)を用意しとエッチングにより長い時間がかかる若い試料

ジルコンはフィッショントラック（FT）年代た．ガラスに光硬化剤でジルコンを固定した試

鉱物ではないため，鉱物分離により濃集させて料，エポキシ樹脂に埋め込まれた試料，通常分析に供するのが一般的である．従来の方法でFT法で利用するテフロンに埋め込まれた試料の分析だと，鉱物の分離の際に岩石を細分化しを準備した．エッチング液として，一般的にFTてしまうため，そのジルコンの構造的な位置や法で利用される鉱物共生関係，他の鉱物との相互作用などの重KOH:NaOH（モル比1:1）共融液 (Gleadow et al., 1976)，および要な情報が失われてしまう．例えば断層岩など

よりで微細構造と年代の関係を見たいときなど，岩低 温 で の エ ッ チング が 可 能 と な る

KOH:NaOH:LiOH（モル比14:6:1）共融液

石片や薄片で構造を見ながら分析が可能になれ(Zaun and Wagner, 1985, Garver, 2003) をば，研究の幅が広がる．また，薄片のままエッ用意した．これらはテフロンビーカー内で溶融チングをすることにより，従来のテフロンに埋させたのちに利用した．また 固体状のKOH,め込む方法では，静電気の影響で支障がでるこ

NaOH，LiOH（水和物）を直接試料におき溶とがある原子間力顕微鏡観察にも応用できると融させることも試みた．温度の管理にはホット期待される．そこで本研究では，薄片でのジルプレート，オーブン，樹脂かしめ用はんだごてコンエッチングを目指し，エッチング法の吟味を行なった．

（局所加熱用）を利用した．

実験

結果

加熱方法

アパタイトは低濃度の硝酸でエッチングを行うので薄片のままエッチング液に投入しても問エッチング時に試料をホットプレートおよび題なくエッチングが可能であるが，ジルコンのオーブンのどちらで温めても，エッチングが可場合は，高温のアルカリ共融液を使用するた能であったが，ホットプレートの方が試料の状め，薄片をそのままエッチング液に入れると試況が確認できるという利点があった．はんだご料が溶解してしまう．そこで，ジルコンのあるてを利用する際には試料，エッチング液，はん対象部だけのエッチングを行うために，エッチだ ご ての 距 離 を 定 常 的 に 再 現 す る の は 難 しング液を表面に少量載せることによりエッチンく(図１），本実験ではうまくいかなかった．

グが可能であるか，及びその時のエッチング条件の調査を行なった．

エッチング液および試料への載せ方

ジルコンは試料によってエッチングに必要な適切な温度に温めた共融液を試料の対象部位時間が異なるため，より短い時間でFTが可視に載せる際に，ポリプロピレン製ピペットチッ

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プ，テフロン製ピペットチップや駒込ピペッ

グ時の加熱によって観察が阻害されることはな

ト，テフロンコーティング薬さじを利用したといと思われる．

ころ（図２），ポリプロピレン製ピペットチッ

またこの実験を通して，最初は液状であった

プは一瞬で溶けて使い物にならなかった．テフ

エッチング液が固化してしまう現象が見られ

ロン製ピペットチップや駒込ピペットは，本体た．薬さじですくう量のエッチング液は1時間は溶けないが，吸われた共融液がすぐに冷えてほどで固まってしまった．エッチング液が固固化してしまい，試料の上に落とすことができまってしまう理由は，KOHが空気中の二酸化なかった．薬さじですくう場合もすぐ冷えて固炭素と反応し，融点が891℃と非常に高い炭酸化してしまうものの，対象部位に落とし，エッカリウムが生成されるためと考え (Terán et al,チングをすることができた．一方，固体試薬を2003)，窒素雰囲気にしたグローブボックス内そのまま載せて加熱にて溶融する場合，KOHでの加熱実験も行なった．しかし固化時間はは含有率が83%と低いため，単体の融点は1.5時間ほどに伸びたものの状況が劇的に改善

360℃であるが溶融できた．しかしNaOH及びすることはなかった．加えて窒素雰囲気にする

LiOH試薬は含有率がそれぞれ93%，100%と高ために必要な実験手順を考えると，大気下で固く，かつそれぞれの融点は318℃，450℃であ化したエッチング液を洗い流して新しくする方るため，溶融できなかった．以上のことから，が効率的であると思われる．

共 融 液 （ K O H : N a O H 共 融 液 ，
KOH:NaOH:LiOH共融液）のテフロン製薬匙

薄片でのエッチングによる滴下，もしくは粒状のKOHを直接載せ能登で採取された黒雲母花崗岩を用い，薄片ることによりエッチングを行なった．

でのエッチングを試みた．これまでの実験結果
から薄片の接着材としては光硬化剤を用い，ジルコンのエッチング

エッチング液はKOH:NaOH共融液，およびそれぞれのメディアに埋め込んだジルコン

KOH:NaOH:LiOH共融液を試用した．事前にを，対象位にエッチング液を作用されることに溶融させたエッチング液を薬さじで対象部位によってエッチングを行なった．テフロンに埋め滴下し，エッチング液が固まったら洗浄して液込んだジルコンでは，上述３通りのエッチングを交換することを繰り返した．加熱はオーブン液全てでエッチングが可能であった（図３）．

で行なった．オーブンの設定温度は通常エッチ

ただ，粒状のKOHは試薬粒子のサイズの都合ングに利用される温度から10℃刻みで下げて上，広い範囲にエッチング液が広がってしまう

試したが，それぞれの融点からKOH:NaOH共ため，対象部のみのエッチング法としては不適

融液では170℃まで，KOH:NaOH:LiOH共融液切であった．エポキシ樹脂への埋め込みは，樹は140℃まで下げることができた．

脂の温度耐性が低く黒色に変色してしまった．

160℃以上の条件ではどちらのエッチング液

また薬品による腐食も著しく，洗浄によってもを利用しても1時間ほどで対象部位は抜け落ちエッチング液を取り除くことができなかった．てしまった．対象部位が抜け落ちなかったのは光硬化剤に埋めたものも，ジルコンが硬化剤と140℃及び150℃のKOH:NaOH:LiOH共融液でともに脱落してしまい観察できなかった．しかあった．そこで150℃のKOH:NaOH:LiOH共融し薬品に接していいない部分の硬化剤は，エッ液で約６時間エッチングしたところ，薄くエッチング時の加熱により若干色は変化したもののチングされたのを確認できた．

透明であることは保たれていた．したがって薄片エッチングを目指す際，スライドガラスとのまとめ接着剤としてこの硬化剤を利用すればエッチン今回の実験結果から，ジルコンの薄片エッチ

37ングは，低温でのエッチングができる

Gleadow, A.J.W., Hurford, A.J., Quaife,

KOH:NaOH:LiOH共融液を対象部位に薬匙でR.D., 1976, Fission track dating of

落とし，150度で行えば可能であることがわ

zircon: improved etching techniques.

かった．一方，その条件で通常の光学顕微鏡下

Earth Planet. Sci. Lett., 33, 273-276.

での計測が可能になるまでエッチングを行う際

Tagami, T., Uto, K., Matsuda, T., Hasebe,にどれくらいの時間まで薄片が耐えられるかど

N., Matsumoto, A., 1995, K-Ar biotite

うかについては，鉱物組み合わせにもよると思and ﬁssion-track zircon age of the

われ，FT法にとって実践的とはいえない．まNisatai Dacite, Iwate Prefecture, Japan:

たエッチングを行なった薄片は劣化して変色

A candidate for Tertiary age standard.

し，観察が難しくなったことも付す．

Geochem. Jou.l, 29, 207-211.
J.Díaz-Terán, D.M.Nevskaia, J.L.G.Fierro,

謝辞

A.J.López-Peinado, A.Jereza, 2003,

本研究をするにあたり科学研究費

Study of chemical activation process of（16K1287）を利用した．樹脂かしめ用はんa lignocellulosic material with KOH by

だごてについて防災科学研究所の山田隆二博士

XPS and XRD. Micropor. Mesopor. Mat.,にご教示いただいた．

60, 173-181.
Zaun, P.E., Wagner, G.A., 1985, Fissiontrack stability in zircons under

引用文献

geological conditions. Nucl. Tracks

Garver, J.I., 2003, Etching zircon ageRadiat. Meas., 10, 303-307.

standards for ﬁssion-track analysis.

Radiation Measurements, 37, 47-53.

図１．樹脂かしめ用はんだごてを利用 し た エ ッ チング の 写 真 ． 固 体 となったエッチング液が一部溶けているが，距離の調整が難しい．

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図２．エッチング液を試料に載せる際に利用した，(A) ポリプロピレン製の
1 0 0 - 1 0 0 0 µ l 用 ピペ ッ ト
チップ，(B) 100-1000 µlのPFAテフロンチップ, (C)テ
フロンコーティングされた
薬さじ．皿部分の直径は約3mm．薬さじにのっている白い点が固化したエッチング液でこれを試料上にのせる．

図３．エッチング結果の例．（A）古い粒子，エッチング前，(B)同粒子
KOH:NaOH, 230℃, 4hエッチング後，（C）若い粒子，エッチング前，(D)同粒子 KOH:NaOH:LiOH, 200℃, 1h毎に洗浄形６hエッチング後．

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