フィッション・トラック

ニュースレター第35号

7 - 10 2022年

ジルコン(U-Th)/He法の年代標準試料の探求（続報）：
複数のジルコン試料における年代学的検討
福田将眞*・Barry P. Kohn**・末岡 茂*・
檀原 徹***・岩野英樹***・田上高広****Evaluation of potential age standards for zircon (U-Th)/He thermochronometry:
results from further chronometric investigations

Shoma Fukuda*, Barry P. Kohn**, Shigeru Sueoka*,
Tohru Danhara***, Hideki Iwano*** and Takahiro Tagami***** 日本原子力研究開発機構，Japan Atomic Energy Agency** メルボルン大学，University of Melbourne*** (株)京都フィッション・トラック，Kyoto Fission-Track Co., Ltd.
**** 京都大学，Kyoto University

はじめにの標準試料として慣用的に使用されているFish降，He法）は閉鎖温度が低温（< 200℃）の部の不均質が主因となって，年代がばらつく結果

Canyon Tuﬀジルコンにおいても，親核種濃度熱年代学的手法のうち，(U-Th)/He法（以が報告されている（Dobson et al., 2008）．

類に分類され，地殻浅部から地球表層における一方近年では，He法の標準試料候補となり得熱 イベ ン ト の 検 出 に 用 い ら れ る （ 例 え ば ，るアパタイト（Wu et al., 2019; 2021）やジAult et al., 2019）．具体的には，山地の隆ルコン（Tian et al., 2017; Li et al., 2017;

起・削剥や，堆積盆地の進化史，断層の活動性

Kirkland et al., 2020; Yu et al., 2020）が報などの推定に応用されており，高レベル放射性告されつつある．しかしながら，これらの鉱物

廃棄物の地層処分においても，地質環境の安定試料はcmスケールの巨晶であり，測定時には性を評価する手法・技術としての活用が期待さ粒子を粉砕した破片を用いるため，一般的な粒れる．

径の自形の未知試料とは完全には分析条件が一He法の課題のひとつに年代標準試料の確立致しない．したがって，未知試料と同様の分析がある．フィッション・トラック法（FT法）

条件で運用できる年代標準試料の確立が急がれとHe法では，対象鉱物が共通であることも相る．

まって，現状ではFT法の年代標準試料を流用し筆者らは2021年度より，ZHe法の年代標準ている．ただし，He法には，単粒子年代のば試料の確立を目指し，日本および世界で知られらつきに寄与する要因が多く（Flowers et al.,るジルコン試料の選定と予備実験を実施してき2022a,b），FT法の標準試料であってもHe法た．仁左平層中の流紋岩のジルコンや照来層群には適さない場合がある．例えば，He法に特中の歌長流紋岩のジルコン，およびジルコン

有 の 誤 差 要 因 と して ， 結 晶 の 粒 径 ・ 形 状

フィッション・トラック法（以下，ZFT法）の（Farley, 2000），鉱物中の親核種濃度の不均年代標準試料であるBuluk Tuﬀジルコン質や包有物（Farley et al., 2011; Danišík（Hurford & Watkins, 1987）について，各試

et al., 2017），放射線損傷（Shuster et al.,料30粒子以上を用いてZHe年代分析を行い，2006; Guenthner et al., 2013）などが知られ加重平均年代や単粒子年代のばらつきなどを基ている．そのため，ジルコンHe（ZHe）年代7に検討を行った（福田ほか, 2021; Fukuda etや ZFT年代（宇都ほか，1994; Uto et al.,al., 2021）．その結果，歌長流紋岩のジルコ1997）など，他の熱年代法の既往データともンであるTRG04-21では，年代のばらつきも小誤差範囲で一致しており，年代標準試料に適しさく，他の熱年代法の年代値とも整合的であるた急冷試料であることが示唆された．したがっことから，年代標準試料の候補として有力であて，He法だけでなく他の年代計の標準試料とることが明らかになってきた．一方で，同じ歌しての潜在性も認められつつある．今後はZHe

長流紋岩から採取したTRG07-21や，Buluk

年代のばらつきの要因を詳細に検討するため，

Tuﬀでは，加重平均年代値は他の手法と誤差範

ジルコン粒子内の親核種濃度の分布や包有物の囲で整合的である一方，単粒子年代のばらつき有無などの把握を目的とした化学分析や鉱物組が大きいといった結果が得られた．

織の観察などを実施予定である．

ZHe年代分析

謝辞て，ZFT法の年代標準試料であるMt.

技術調査等事業（放射性廃棄物に係る重要な基本研究は，「平成３１年度放射性廃棄物共通本報告では，新たな年代標準試料の候補とし礎的技術に関する研究調査の支援等に関する業

Dromedary（Green, 1985）やU-Pb法の標準務）」の成果の一部である．

試料であるOD-3（Iwano et al., 2013），国内の地質試料である鷲走ヶ岳月長石流紋岩

引用文献（WSF1）および濃飛流紋岩（Site-43）の計4試料のジルコン（図1）を対象にZHe年代Ault, A.K. et al., (2019): Innovations in (U‒分析を行い，単粒子年代のばらつきの評価・比Th)/He, Fission Track, and Trapped

較を試みた．一連の分析は，メルボルン大学でCharge Thermochronometry with実施した．

Applications to Earthquakes,Weathering, Surface-MantleConnections, and the Growth and

結果・考察

Decay of Mountains. Tectonics 38,

ZHe年代測定の結果として，OD-3の加重平

均年代は29.82σ表示)，Mt. Dromedaryは95.3
WSF1で17.83705‒3739.

2.4 Ma（以降，誤差範囲はDanišík, M. et al., (2017): Seeing is

2.4 Ma，1.1 Ma, Site-43で50.6

believing: Visualization of He

2.9 Maが得られた．Mt. Dromedaryについて

distribution in zircon and implications

は既往年代データとほぼ整合的な一方で，残りfor thermal history reconstruction onの3試料は有意に若く，特にSite-43は二次的なsingle crystals. Sci. Adv. 3, 1‒9.

加熱を被った可能性が示唆される（表1）．

Dobson, K.J. et al., (2008): U and Th

先 行 研 究 の 結 果 を 併 せる と ， 現 状 得 ら れて

zonation in Fish Canyon Tuﬀ zircons:

いる8試料中（表1）では，歌長流紋岩

Implications for a zircon (U-Th)/He（TRG04-21）のZHe単粒子年代はばらつきがstandard. Geochim. Cosmochim. Acta

最も小さく，複数手法の年代値が整合的かつ親72, 4745‒4755.

核種濃度も比較的均質で粒径も適当であること

Farley, K.A., (2000): Helium diﬀusion fromから，適性が高いと結論付けた．加えて，長田

apatite: General behavior as illustrated

ほか（2022）による歌長流紋岩のジルコンU-by Durango ﬂuorapatite. J. Geophys.

Pb年代測定により，既報のZHe年代（TagamiRes. 105, 2903‒2914.

et al., 2003）だけでなく，黒雲母のK-Ar年代

Farley, K.A. et al., (2011): U and Th
zonation in apatite observed by laser

8ablation ICPMS, and implications forsecondary U-Pb dating standard. Isl. Arc

the (U-Th)/He system. Geochem.

22, 382‒394.

Cosmochim. Acta, 75, 4515-4530.

Kirkland, C.L. et al., (2020): Dating young

Flowers, R.M., et al., (2022a): (U-Th)/He

zircon: A case study from Southeast

chronology: Part 1. Data, uncertainty,

Asian megacrysts. Geochim.

and reporting. Geol. Soc. Am. Bull.

Cosmochim. Acta 274, 1‒19.

Spec. Vol. Reporting, 1-33.

Li, Y. et al., (2017): A Potential (U-Th)/HeFlowers, R.M. et al., (2022b): (U-Th)/HeZircon Reference Material from Penglai

chronology: Part 2. Considerations forZircon Megacrysts. Geostand.

evaluating, integrating, and interpreting

Geoanalytical Res. 41, 359‒365.

conventional individual aliquot data.

長田充弘ほか, (2022): 照来層群歌長流紋岩かGeol. Soc. Am. Bull. Spec. Vol.

ら得られたジルコンU-Pb年代, FTNL 35,

Reporting, 1-25.

15-18

福田将眞ほか, (2021): ジルコン(U-Th)/He法のShuster, D. et al., (2006): The inﬂuence of

年代標準試料の探求：仁左平デイサイトに

natural radiation damage on helium

おける年代学的検討, FTNL 34, 9-13.

diﬀusion kinetics in apatite. EarthFukuda S., et al., (2021): Evaluation ofPlanet. Sci. Lett., 249, 148-161.

zircon from the Pliocene Utaosa rhyolite

Tagami, T. et al., (2003): (U-Th)/HeJapan as reference material for (U-Th)/

geochronology of single zircon grains ofHe

known Tertiary eruption age. Earththermochronometry,

Thermo2021/2022 abst. Santa Fe +Planet. Sci. Lett. 207, 57‒67.

online (hyblid).

Tian, Y. et al., (2017): LGC-1: A zircon

Green, P.F., (1985): Comparison of Zeta

reference material for in-situ (U-Th)/HeCalibration Baselines for Fission-Trackdating. Chem. Geol. 454, 80‒92.

Dating of Apatite, Zircon and Sphene.

宇都浩三ほか, (1994): 山陰地方東部，鮮新統Chem. Geol. Isot. Geosci. Sect. 58, 1‒

照来層群火山岩類のK-Arおよびフィッショ

22.

ントラック年代, 地質学雑誌, 100,Guenthner, W.R. et al., (2013): Helium

787-798.

diﬀusion in natural zircon: radiation

Uto K., et al., (1997): Laser-heating ⁴⁰Ar/

d a m a g e , a n i s o t r o p y, a n d t h e³⁹Ar dating system of the Geologicalinterpretation of zircon (U-TH)/HeSurvey of Japan: System Outline andthermochronology. Am. J. Sci. 313,

Preliminary Results, Bull. Geol. Surv.

145‒198.

Japan, 48(1), 23-46.

Hurford, A.J., Watkins, R.T., (1987): Fission-Wu, L. et al., (2019): MK-1 Apatite: A New

track age of the tuﬀs of the Buluk

Potential Reference Material for (U-Th)/

member, Bakate formation, Northern

He Dating. Geostand. Geoanalytical Res.

Kenya: A suitable ﬁssion-track age

43, 301‒315.

standard. Chem. Geol. Isot. Geosci.

Wu, L. et al., (2021): Reappraisal of theSect. 66, 209‒216.

applicability of MK-1 apatite as aIwano, H. et al., (2013): An inter-laboratoryreference standard for (U‒Th)/Heevaluation of OD-3 zircon for use as ageochronology. Chem. Geol. 575, 1‒6.

9Yu, S. et al., (2020): Further Evaluation ofReference Material for (U-Th)/HePenglai Zircon Megacrysts as aDating. Geostand. Geoanalytical Res.
44, 763‒783.

OD-3Mt. Dromedary

OD-3Mt. DromedarySite-43

WSF1

Site-43

WSF1

図 1： 本研究で ZHe 年代分析を実施した 4 つのジルコン試料．右下のスケールバーは 100 µm．
図1．本研究でZHe年代分析を実施した4つのジルコン試料．右下のスケールバーは100 µm．
図 1： 本研究で ZHe 年代分析を実施した 4 つのジルコン試料．右下のスケールバーは 100 µm．

表 1．筆者らで実施してきたZHe年代分析の一覧.
1：筆者らで実施してきた ZHe 年代分析の一覧.
表
表 1：筆者らで実施してきた ZHe 年代分析の一覧.

サンプル
サンプル

ZHeZHe
年代年代±95％CI(Ma)±95％CI(Ma)

NST19NST19
TRG04-21

TRG04-21

TRG07-21

TRG07-21
Buluk tuff

Buluk tuff
Mt. Dromedary

Mt. DromedaryOD-3± 0.3021.021.0± 0.30
2.42 ± 0.13

2.42 ± 0.13

2.77 ± 0.20

2.77 ± 0.20
17.7 ± 1.74

17.7 ± 1.74
95.3 ± 2.37

95.3 ± 2.37

29.8 ± 2.44

MSWD
MSWD
10.9
10.9
5.47

5.47

13.6

13.6
20.2

20.2
1.24

参照年代値
参照年代値
(Ma)
(Ma)

年代値の評価とその要因など
年代値の評価とその要因など

22～21
22～21Ma
Ma バラつきが大きい→親核種のゾーニング，バラつきが大きい→親核種のゾーニング，（ZFT）（ZFT） 異質粒子？
異質粒子？
2.61 ± 0.36
現状では最も理想的
2.61 ± 0.36
現状では最も理想的
（ZHe）
（ZHe）
2.61 ± 0.36
バラつきが大きい→包有物？
2.61± 0.36（ZHe）
バラつきが大きい→包有物？

（ZHe）
16.1± 1.6（ZHe）
16.1 ± 1.6

バラつきが大きい→結晶が理想的でない

99.2± 3.6（ZHe）（ZHe）

誤差範囲では整合的だが少し若い→（表面が凹凸，平べったい粒形）（表面が凹凸，平べったい粒形）
バラつきが大きい→結晶が理想的でない結晶が細い（半径 20～40 μm 以下）

1.24

誤差範囲では整合的だが少し若い→
99.2 ± 3.6
有意に若く，ばらつく→徐冷，錘が無い結
32.6 ± 0.6（ZHe）
結晶が細い（半径 20～40 μm 以下）（ZFT）
32.6±±1.6
0.6
21.6
（ZFT）
（ZFT）

12.1

OD-3 WSF1

29.817.8± 2.44± 1.05

12.1
5.38

WSF1Site-43± 2.9317.850.6± 1.055.67
5.38

晶形，粒径が大きい，ゾーニング？

有意に若く，ばらつく→徐冷，錘が無い結
有意に若い→熱水の影響？
晶形，粒径が大きい，ゾーニング？
（ZFT
年代より Rb-Sr 年代の方が若い）

72～70
21.6 ±Ma1.6

有意に若い→貫入岩の二次加熱？
有意に若い→熱水の影響？

（U-Pb）（ZFT）（ZFT
年代なども若返る）（ZFT
年代より Rb-Sr 年代の方が若い）

CI: ConfidenceIntervals;
MSWD:
Mean
SquareWeighted
Deviation
CI: ConﬁdenceIntervals;
MSWD:
Mean
SquareWeightedDeviation
72～70
Ma
有意に若い→貫入岩の二次加熱？
Site-4350.6 ± 2.93
5.67
（U-Pb）（ZFT 年代なども若返る）

CI: Confidence Intervals; MSWD: Mean Square Weighted Deviation

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