フィッション・トラック

ニュースレター第35号

11 - 14 2022年(U-Th)/He法のための高温加圧酸分解によるジルコンの完全溶解の試み
福田将眞*・鏡味沙耶*

An experiment of complete dissolution of zircon crystals by high-temperatureand pressure acid digestion for the (U-Th)/He method
Shoma Fukuda* and Saya Kagami** 日本原子力研究開発機構 Japan Atomic Energy Agency

はじめにるICP-MSの汚染が懸念されたが，Li濃度はブ岩に至るまで多様な岩石から産出するウラン含収率を実現している．ただし，分解作業を跨いランクレベルであり，高い再現性と安定した回ジルコン（ZrSiO₄）は堆積岩や火成岩，変成での回収率や，U・Th濃度のブランクレベルは有鉱物であり，複数の年代測定法の対象鉱物と未検証であるため，実用段階に至っているとはして利用される．近年では，閉鎖温度が低い部言い難い．世界的には，高温高圧酸分解容器を類（< 300℃）の熱年代法として，フィッショ用いた湿式分析が採用されている（例えば，ン・トラック法や(U-Th)/He法（以降，He法）

Evans et al., 2005; Gautheron et al., 2021）にも利用されており，世界中の幅広い地域におが，導入コストなどの課題により，東濃地科学いて地球科学的現象の推定に用いられる（例えセンターにおいてはこれまで検討例がなかっば，Ault et al., 2019）．多様な地質体から産た．近年，東濃地科学センターにParr社製の高する背景として，ジルコンは物理的・化学的に温加圧酸分解容器（Model 4748）（図1）が強固な性質が挙げられる．これは，天然環境下導入されたため，東濃地科学センターにおけるにおいて，風化や変質による影響を受けにくい分析環境下での知見の蓄積を試みる．

といった保存性に優れた性質である．一方，このような化学的な耐性を持つジルコンの実験室試料・手法内での溶解は容易でない．
東 濃 地 科 学 セ ンタ ー に お け る H e 年 代 分 析

本研究では，高温加圧酸分解容器を用いたは，粒子の選別からAlphachron（ASI社製）フッ酸によるジルコンの完全分解を試みた．試を用いたHeガスの測定まではルーティン化さ料はカンボジア産の巨晶ジルコン（粒径1〜れて い る （ 菅 野 ほ か ， 2 0 2 1 ） ． た だ し ，数 cm）を使用した．分解の前に，放射線損傷U・Th濃度の定量のために，先述のような性質を回復させるため ，白金坩堝に入れて電気炉を持つジルコンの溶液化は容易でない．従来で900℃・48時間の条件で加熱してアニーリンは，高周波加熱加圧分解装置を用いた溶解法グさせ，ステンレス乳鉢を用いて粉砕して粒子と，アルカリ溶剤のメタホウ酸リチウム片を得た．そのうち，最大の長径が(a) 700〜（LiBO₂）を使用してガラス化したのちに溶融

800 µm程度，(b) 300~400 µm，(c) 200〜する2つの手法が試みられた（山田・國分,300 µm程度の3種類のグループに分け，それぞ2012）．前者では，古いジルコンについてはれ2粒子片ずつ精選した（図2）．その後，各溶解に成功したものの，放射線損傷を回復させ粒子片を1つずつ29 Mのフッ酸に浸漬させ，酸たアニーリング済みのジルコンの溶解には失敗

分解容器に封入して220℃で70時間加熱して溶している．後者については，アルカリ融剤によ液化した．その後，フッ酸溶媒の試料溶液を

11ホットプレート上で乾固したのちに塩酸に溶解定を検討する予定である．これにより，当センさせ，Zrの沈殿を防ぐためにすぐにICP-MS

ターでのHe法におけるジルコンの湿式分析の（Agilent 7700x）に導入して測定を行った．

技術整備を目指す．

完全に分解されたことを確認するため，謝辞

XSTC-8標準溶液（SPEX製）を用いた検量線法に基づき，Zr濃度を測定した．また，実験東京大学の浅沼尚博士には本研究に使用した過程におけるブランク測定も同様に行った．

ジルコンを提供いただいた．本報告は平成31年度放射性廃棄物共通技術調査等事業（放射性結果・考察

廃棄物に係る重要な基礎的技術に関する研究調ため，XSTC-8標準溶液をホットプレート上でに係るもの）」の成果の一部である．

査の支援等に関する業務）（国庫債務負担行為

ジルコンの湿式分析の前に，Zr濃度の測定の蒸発乾固させて，0.5MのHCl溶媒に調製し引用文献た．この時，8種類の希釈率 (50 ppb, 10 ppb,5 ppb, 1 ppb, 0.5 ppb, 0.1 ppb, 0.01 ppb,Ault, A.K. et al. (2019): Innovations in (U‒blank）となるように調整し，希釈溶液を基にTh)/He, Fission Track, and Trapped

検量線を計算した（図3）．

Charge Thermochronometry with

結果として，グループ(a)の粒子では，理論値

Applications to Earthquakes,に近いZr濃度（49~59 wt%）が得られ，今回Weathering, Surface-Mantleの条件下でジルコンは完全に分解されたと考えConnections, and the Growth andられる．一方で，グループ(b)では，実験の過程

Decay of Mountains: Tectonics, 38,

でジルコンを1粒子紛失しており，もう一方の3705‒3739.

分析データは5.3 wt%と一桁低い値になった．

Evans, N.J. et al. (2005): Determination of

また，グループ(c)では，ほとんどZrが検出されUranium and Thorium in Zircon,ず（どちらも0.0012 wt%），回収率が低い

Apatite, and Fluorite: Application toデータとなった．したがって，分解における操Laser (U‒Th)/He Thermochronology:作過程を見直す必要がある．また，ブランク測Jour. Amer. Chem., 60, 1159‒1165.

定用のバイアルからもZrが検出されており，酸Gautheron, C. et al. (2021): Technical note:

分解中の分解容器中で試料の溶液と混在した可

apatite and zircon (U-Th)/He analysis

能性があるが，原因の究明が課題である．

using quadrupole and magnetic sector

今後はクリーンブースでの作業や分析器具のmass spectrometry: Geochron. 3, 351‒

選定を含めた分解過程の作業手順についても再370.

検討し，ブランクレベルの低減を図る．また，

菅野瑞穂ほか(2021): 東濃地科学センターにおHe年代測定で実施する親核種（U・Th・Sm）ける鉱物試料の(U-Th)/He年代測定（He測

濃度の測定は同位体希釈法が一般的であるが，定編）, JAEA-Testing 2020-010, 1-38.

国内ではU・Thスパイクの使用が困難であるた山田国見・國分陽子 (2012): ジルコン(U-Th)/

め，同位体スパイクを使用しない親核種濃度のHe 法におけるジルコン分解と脱塩処理,測定法が求められる．今後は検量線法による測FTNL 25, 54-55.

12図 1： 高温高圧酸分解容器の一式（Model 4748: Parr 社製）.白色のテフロンビーカーの中

図1．高温高圧酸分解容器の一式（Model 4748: Parr社製）.白色のテフロンビーカーに，ジルコンをフッ酸に浸漬させた蓋付マイクロバイアルを入れ，金属製のジャケットでの中に，ジルコンをフッ酸に浸漬させた蓋付マイクロバイアルを入れ，金属製のジャ密閉して電気炉で加熱する．
図 1： 高温高圧酸分解容器の一式（Model 4748: Parr 社製）.白色のテフロンビーカーの中ケットで密閉して電気炉で加熱する．に，ジルコンをフッ酸に浸漬させた蓋付マイクロバイアルを入れ，金属製のジャケットで(b)密閉して電気炉で加熱する．
(a)

(b)

(a)

(b)

(b)

(a)

(a)

(c)

(c)

(c)(c)

図2：本分析に用いたアニーリング済みのジルコン粒子片．
2：本分析に用いたアニーリング済みのジルコン粒子片．
図2．本分析に用いたアニーリング済みのジルコン粒子片．
図134×106y = 67802x + 8153.1
R² = 0.9998

Cps

3×1062×1061×106
00108×10520304050810y = 72748x - 2298.9
R² = 0.9999

Cps

6×105
4×105
2×10500246
Zr content (ppb)

図 3：XSTC-8 標準溶液に基づく検量線．下のグラフは，50ppb を除いて計算した場合．
図3．XSTC-8標準溶液に基づく検量線．下のグラフは，50ppbを除いて計算した場合．本分本分析では，分析溶液の Zr 濃度が10 ppb 以下になるように希釈したため，下の検量線
析では，分析溶液のZr濃度が10ppb以下になるように希釈したため，下の検量線を用いてを用いてZr濃度を計算した．
Zr濃度を計算した．

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