フィッション・トラック

ニュースレター

第31号

20-22

2018年

原子間力顕微鏡を用いたジルコンのαリコイルトラック年代測定
早坂怜*・長谷部徳子*・松木篤*・福間剛士*・田村明弘*

Alpha recoil track dating on zircon by using atomic force microscope
Rei Hayasaka*, Noriko Hasebe*, Atsushi Matsuki*,Takeshi Fukuma* and Akihiro Tamura** 金沢大学，Kanazawa University

はじめに

では実際にジルコンにおいてARTを計数し年娘核種（²³⁴Uや²³⁰Th等）がα崩壊をする際にれる年代よりかなり若くなってしまった．本

代測定を行ったが，得られた年代値は期待さART（Alpha Recoil Track）は²³⁸Uやその研究では引き続き，年代既知のジルコンを用生じた運動エネルギーにより，残った原子核いてARTの観察ならびにART法への適用を行が そ の 反 動 で 動 き 残 す 損 傷 の こ とを い う．

い，得られたデータや課題からART法の確立

ART法はα崩壊によって生じるART数が時間に向け考察を深めていくことを目的とした．

とともに増えることを用い，ART数とウラとくにARTの段階エッチング挙動を観察し，ン・トリウム濃度を測定することで年代値をARTのエッチングに関する基礎を深めること算出する方法である．ウラン・トリウム濃度を試みた．

が高いジルコンにおけるART法では，第四紀に相当するおおよそ数百から数万年前の比較研究手法的若い試料の年代測定が可能になると考えられており，従来の年代測定法と併用すること広域テフラTo-H (年代値約1万3000年；町でクロスチェックにも貢献できると期待され

田・新井,1992) およびU-Oki (年代値約1万る．また第四紀は人類が出現し始めた時代で年；町田・新井,1992) の給源から採集したジある．例えば第四紀の広域テフラ中のジルコ

ルコン (ToH3とUO302) を観察した．また早ンから年代を決定することができれば，海洋坂ほか (2016)で観察した，ATテフラの給源で堆積物や湖沼堆積物の層序の理解が深まり，ある入戸火砕流のジルコン（22ka~25ka ；町歴史時代の環境変動について考察が深まると

田・新井, 1992，もしくは ~29ka ：Miyairi

予想される．また土器中のジルコンの年代測et al., 2004）（ITO）については段階エッチ定を行うことができれば，土器の作られた年

ングを通したARTの形状観察を行った．

代を求めることができるとも考えられる．ジ
ルコンにおけるART法が確立されることで，結果と考察地学を始めとした多岐にわたる学術分野の発ART計数に基づく年代決定展が見込まれる．

A F M 観 察 の 結 果 ， To H 3 か ら は

ARTはFT（Fission Track）よりも非常に小0.046個/µm²，UO302からは0.009個/µm²のさいことから光学顕微鏡での観察が困難でARTトラック密度が得られた．しかしToH3ジあったが，近年ナノオーダーの高い分解能を持

ルコンには顕微鏡での観察でFTが多く認めらつAFM（Atomic Force Microscope）を用いれたため，基盤から混入したものである可能ることで観察が可能となった．早坂他 (2016)

性がある．

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ウラン・トリウム濃度測定を行い，年代を計の直線にプロットされるトラックをARTとし算したところ，やはりどの粒子も期待年代のて認定に用いることができると考えられる．

10~40%の値となり若くなった．小坂ほか

また当初はARTと認定されたが，段階エッチ（2015）による白山火山等の結果も合わせ，ングを通じ他のARTとは異なる挙動を示した

図1となった．年代値が若く見積もられる原因トラックも確認され，トラックに段階エッチとしてARTの認定基準や年代式に入るARTのングを行い同一トラックが直線的にプロットサイズに依存する係数の問題が挙げられる．

されるかを確認することで，ARTではないト

またART面密度にはばらつきが見られ，ARTラックを除くことができる可能性が示され観察領域とウラン・トリウム濃度測定領域がた．

うまく一致しないと年代測定結果に大きな誤差をもたらすことになることも懸念される．

むすびART法を用いた年代測定では年代値が若く段階エッチングによるART形状変化見積もられる傾向が見られた．この原因とし

本研究では観察に際し試料に10時間のエッてARTの認定基準や年代式の誤りが考えられチングを施しているが，ITO試料に追加エッチる．また段階エッチングを通じARTが直線的ング（合計20時間，および合計30時間）を施に分布することが分かった．これはFTとは異し，ARTの形状がどのように変化するかAFMなる挙動であり，ARTの認定に用いることが観察を行った（図２）．同一のARTを追加できると考えられる．ジルコンにおけるARTエッチング前後で比較したところ，計20時間法にはまだまだ不明な点が多いが，ARTの研エッチングでは直径が0.047µm/h，深さが究をすることは，年代学的・鉱物学的に非常0.49nm/hの速さで，計30時間エッチングではに重要であると思われる．引き続きデータ数

直径が0.025µm²/h，深さが1.41nm/hの速さを増やしARTの基準や年代式などを考えていで大きくなった．計20時間エッチングと計30くことで，今後の研究発展に大きな期待がで時間エッチングの両方においてARTのサイズきる．

が大きいほど，直径や深さの延長率が高くなる傾向がみられた．直径は10~20時間のエッ参考文献

チングの際に高い伸長率を持つ傾向があり，早坂ほか. 2016. 原子間力顕微鏡による入戸火

これはART生成時に周辺のジルコン構造に損砕流ジルコンの観察. フィッショントラッ

傷が加わりその領域のエッチングが起こりやクニュースレター，29, 16-19.

すくなったためと考えられる．直径が小さく

小坂ほか. 2015. 原子間力顕微鏡を用いたジル深さが非常に浅いARTは10~20時間のエッチコン中のアルファリコイルトラック観察のングを通じて直径は大きくなるものの深さは試み. フィッショントラックニュースレ

あ ま り 変 わ ら な い． こ の こ と か ら ， 小 さ な

ター, 28, 13-15.

ARTのエッチングでは，直径を大きくする初町田・新井. 1992. 火山灰アトラス, 東京大学期段階があり，直径が大きくなることでエッ出版.

チング液がトラックに入り込み易くなり，深Miyairi et al. 2004. Improved ¹⁴C dating of

さ 方 向 の エ ッ チング が 発 生 す る と 考 えら れa tephra layer (AT tephra, Japan) usingる．

AMS on selected organic fractions.

段 階 エ ッ チング を 通 じ ， F T が 分 散 して プ

Nuclear Instruments and Methods in

ロットされる一方でARTが直線的に分布する

Physics Research B, 223‒224, 555‒559.

ことが分かった（図３）．このことから，こ21

図1．AFM年代測定結果の期待年代に対するプ
ロット．■は直接U・Th測定ができなかったた
め，平均的な試料のU・Th濃度を利用して年代を計算したもの．白山火山の結果のみ20hエッチン
グ後の値も載せてあるが他は10hエッチング後の観察結果に基づいている．

図２．ITOの段階エッチングでみられたエッチピット（ART) の伸張率．

図３．観察されたエッチピット（ART)の直径と深さの関係．

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