フィッション・トラック

ニュースレター第34号 9- 13

2021年

ジルコン(U-Th)/He法の年代標準試料の探求：
仁左平デイサイトにおける年代学的検討福田 将眞*・末岡 茂*・菅野 瑞穂*・
Barry P. Kohn**・田上 高広***Exploration of the age standard zircon for (U-Th)/He method:
Chronometric investigations of the Nisatai Dacite

Shoma Fukuda*, Shigeru Sueoka*, Mizuho Kanno*,
Barry P. Kohn** 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*** 京都大学，Kyoto University

はじめにが共通であることも相まって，He法における象とする年代測定法について，年代値が正確に法の年代標準試料を流用している現状にある．

年代標準試料は明確には定められておらず，FT

放射年代測定における年代標準試料とは，対ただし，FT法の年代標準試料として認定され決定・吟味され，分野内で広く受け入れられてているFish Canyon Tuﬀ（FCT）ジルコンでいる試料を指す．年代標準試料は複数の厳格なあっても，単一粒子内の親核種濃度の不均質基準（例えば，Hurford, 2019）に則って認定（ 2 0 0 〜 3 5 0 0 p p m ） に よ って ジ ル コ ンされる．年代値が既知であるため，未知試料のHe（ZHe）年代がばらつくことが報告されて年代測定時の基準となるほか，分析条件の妥当いる（Dobson et al., 2008）．このような事性の評価や，ラボ間でのデータ比較，測定者バ態を憂慮し，最近ではHe法の標準試料の候補イアスの補正など多くの用途が存在する．となる新たなアパタイト（Wu et al., 2019;

熱年代学的手法の一つである(U-Th)/He法2021）やジルコン（Tian et al., 2017; Li et（以下，He法）のうち，アパタイトやジルコ

al., 2017; Kirkland et al., 2020; Yu et al.,ンなどを対象とした場合は閉鎖温度が低温2020）の探求が進められている．これらの鉱（<200℃）の部類に分類される．したがっ物試料はcmスケールの巨晶であり，測定時にて，地殻浅部から地球表層における比較的低温は粒子を粉砕した破片を用いる．一方，He年の熱イベントの検出に用いられ（例えば，Ault

代測定の対象となる未知試料は，一般に数十〜et al., 2019），今日では世界中の広い地域に百μmスケールの粒子をgrain-by-grainで分析おいて山地の隆起・削剥や，堆積盆地の進化史するため，これらの試料が未知試料の分析に即などの推定に応用されている．一方で，He年しているとは言い難い．本研究では，ZHe法の代は鉱物中の親核種濃度の不均質や包有物年代標準試料の候補として仁左平デイサイト中（Farley et al., 2011; Danišík et al.,のジルコンに着目した．

2017），放射線損傷（Shuster et al., 2006;Guenthner et al., 2013），結晶の粒径・形状試料・手法（Farley, 2000），などの複数の要因によりばらつくことが知られる．このように年代のばら

仁左平デイサイトは，岩手県二戸市周辺に分

つ き に 寄 与 す る 要 因 が 多 様 で あ る こ と や，布する中新世流紋岩質凝灰岩である．長らく

フィッション・トラック（FT）法と対象鉱物「仁左平デイサイト」と呼称されてきたが，近9

年，辻野ほか（2018）による岩石学的検討の察される．

結果，流紋岩質に分類され，下部の中新世堆積次にAFT分析の予察的な結果を報告する．

岩と共に仁左平層として再定義された（本稿でNST20で28.1

6.0 Ma，NST20bで30.4は，便宜上，旧定義の仁左平デイサイトを使用6.0 Maとなり，試料間で有意な年代値の差異する）．仁左平デイサイトは年代学的検討が豊は認められない．一方で，閉鎖温度のより高い富な地質試料であり，従来からFT法の年代標他の年代計と比べて有意に古い年代値となっ準 ジル コ ン の 候 補 と して 見 な さ れ （ 角 井 ，た．

1993），豊富な年代学的検討が加えられてき

ZHe年代のばらつきおよび，AFT年代値の逆た．これまでにジルコンFT（ZFT）年代転の要因について年代学的考察を加える．FCT（Tagami et al., 1995; Hasebe et al., 2013）の例では，年代のばらつきの原因は粒子内の親はもちろん，黒雲母のK-Ar年代（Sudo et al.,核種濃度の不均質が寄与していると解釈されて1996）やジルコンU-Pb年代（Hasebe et al.,おり（Dobson et al., 2008），仁左平デイサ

2013）などの手法によって年代学的検討が行

イト中のジルコンでも同様の可能性がある．一われ，すべての手法において22〜21 Maの年代方で，LA-ICP-MSによるU濃度の測定結果や，値を示している．また，ZFT長の分布から急冷

U-Pb分析（長田ほか，2021）を実施した際の

試 料 と 推 定 さ れて い る （ Ya m a d a e t a l . ,カソードルミネッセンス像から，親核種濃度の1995）ため，年代標準試料としての潜在性が不均質は比較的小さく（100〜900 ppm），大期待される．

半の粒子では明瞭なゾーニングは確認されな

本研究では，2019年に採取した仁左平デイサ

か っ た ． 加 えて， 先 行 研 究 で 報 告 さ れ た

イト（NST19）から分離したジルコンを用いFCT（24〜35 Ma: Dobson et al., 2008）よりて，ZHe年代測定を実施した．本研究における年代のばらつきも明らかに大きい．したがっ

年代分析は，日本原子力研究開発機構東濃地科て，これらの結果から仁左平デイサイトのZHe学センターおよびメルボルン大学の2か所で実年代のばらつきは親核種濃度の不均質のみでは施し，両研究室のデータの比較を試みた．加え説明できないと解釈される．次に薄片観察の結て，2020年に再サンプリングを実施した仁左果から，仁左平デイサイトには異質岩片が混入

平デイサイト2試料（NST20，NST20b）に対していることが明らかとなった（図2）．このして アパ タイ ト フィ ッ シ ョ ン ・ ト ラ ッ ク

異質岩片は仁左平デイサイトの給源となる火山（AFT）年代測定を試みた．の噴火時に取り込んだ岩石の可能性がある．しかし，仁左平層下位の堆積岩の年代や，噴出時結果・考察の火道位置・噴火の時期や規模などについてはついて，東濃で得られたデータは加重平均年代研究のZFT分析からは外来結晶の影響は考えに不明である（辻野ほか，2018）．また，既往まず，本研究で得られたNST19のZHe年代にで20.7くいため，ZHe年代やAFT年代も噴出時の加熱

0.2 Ma（以降，誤差範囲は2σ），

メルボルン大で得られたデータは23.1

によって年代がリセットされていると期待され0.6

るが，実際にはZHe年代のばらつきやAFT年代Maとなり，先行研究で報告された年代値の範の逆転などが観測され，予想に反する結果と囲である22〜21 Maとは誤差範囲を考慮してなった．冒頭で述べたように，年代標準試料のも重複しない．一方で，これらのデータ全てを合算すると，21.5

認定基準は多数の厳格な条件を満たす必要があ

0.2 Maとなる（図1）．

り，異質粒子の混入は年代の解釈が複雑化する

外れ値を除いた単粒子年代は15〜40 Ma程度ため，そのような可能性のある地質試料は推奨まで広くばらつく（図1）が，測定粒子数を増されない（Hurford, 2019）．したがって仁左やすと既報値と整合的であることから，系統誤平デイサイトは年代がばらつくZHe法の年代標差ではないランダムな誤差に起因していると推10準試料としては不適切であると結論付けた．たin apatite observed by laser ablation

だし，ジルコンのU-Pb年代やZFT年代などはICPMS, and implications for the (U-Th)/

単粒子年代のまとまりが良く，これらの分析にHe system. Geochem. Cosmochim.

おいては応用できる可能性がある．また，トActa, 75, 4515-4530.

ラック長の分布は典型的な単峰性の急冷パター

Danišík, M. et al., 2017. Seeing is believing:ンを示す（Yamada et al., 1995）ため，同様

Visualization of He distribution in zirconにトラック長分析時の標準試料としての適性はand implications for thermal history認められる．

reconstruction on single crystals. Sci.

今後の展開として，Tagami et al. (2003)にAdv. 3, 1‒9.

おいてZHe法の予察的分析が実施され，単粒子Shuster, D. et al., 2006. The inﬂuence of

年代のまとまりが良いジルコン試料で検討を行

natural radiation damage on helium

う予定である．具体的には兵庫県と鳥取県の県

diﬀusion kinetics in apatite. EPSL, 249,境付近に分布する歌長流紋岩（宇都ほか，148-161.

1994）やZFT法の年代標準試料であるBuluk

Guenthner, W.R. et al., 2013. HeliumTuﬀ（Hurford & Watkins, 1987）やU-Pb法

diﬀusion in natural zircon: radiationの標準試料であるOD-3（Iwano et al., 2013）d a m a g e , a n i s o t r o p y, a n d t h eなどを対象とし，ZHe年代標準試料の候補の探interpretation of zircon (U-TH)/He求を継続する．

thermochronology. Am. J. Sci. 313,
145‒198.

謝辞

Farley, K.A., 2000. Helium diﬀusion from

本報告は経済産業省資源エネルギー庁委託事

apatite: General behavior as illustrated

業「令和2年度高レベル放射性廃棄物等の地層by Durango ﬂuorapatite. J. Geophys.

処分に関する技術開発事業（JPJ007597）（地Res. 105, 2903‒2914.

質環境長期安定性評価技術高度化開発）」の成Dobson, K.J. et al., 2008. U and Th

果の一部である．

zonation in Fish Canyon Tuﬀ zircons:Implications for a zircon (U-Th)/He

引用文献

standard. Geochim. Cosmochim. Acta

Hurford, A.J., 2019. An historical72, 4745‒4755.

perspective on ﬁssion-track

Wu, L. et al., 2019. MK-1 Apatite: A New

thermochronology, in: Malusa, M.G.,

Potential Reference Material for (U-Th)/

Fitzgerald, P.G. (Eds.), Fission-Track

He Dating. Geostand. Geoanalytical Res.

Thermochronology and Its Application

43, 301‒315.

to Geology. Springer, pp. 3‒23.

Wu, L. et al., 2021. Reappraisal of theAult, A.K. et al., 2019. Innovations in (U‒applicability of MK-1 apatite as aTh)/He, Fission Track, and Trappedreference standard for (U‒Th)/He

Charge Thermochronometry withgeochronology. Chem. Geol. 575, 1‒6.

Applications to Earthquakes,Tian, Y. et al., 2017. LGC-1: A zircon

Weathering, Surface-Mantle

reference material for in-situ (U-Th)/HeConnections, and the Growth anddating. Chem. Geol. 454, 80‒92.

Decay of Mountains. Tectonics 38,Li, Y. et al., 2017. A Potential (U-Th)/He3705‒3739.

Zircon Reference Material from Penglai

Farley, K.A. et al., 2011. U and Th zonation

Zircon Megacrysts. Geostand.

11Geoanalytical Res. 41, 359‒365.

21‒40

Kirkland, C.L. et al., 2020. Dating young

Yamada, R. et al., 1995. Annealing kinetics

zircon: A case study from Southeastof ﬁssion tracks in zircon: an

Asian megacrysts. Geochim.

experimental study. Chem. Geol. 122,Cosmochim. Acta 274, 1‒19.

249‒258.

Yu, S. et al., 2020. Further Evaluation ofVermeesch, P., 2018. IsoplotR: A free andPenglai Zircon Megacrysts as aopen toolbox for geochronology. Geosci.

Reference Material for (U-Th)/HeFront. 9, 1479‒1493.

Dating. Geostand. Geoanalytical Res.

長田ほか, 2021. マルチ鉱物年代スタンダード

44, 763‒783.の可能性：東北日本仁左平層NSTジルコン

辻野ほか, 2018. 一戸地域の地質．地域地質研の予察分析. JpGU2021, SGL22-P04.

究報告（5万分の 1 地質図幅），産総研地Tagami, T. et al., 2003. (U-Th)/He質調査総合センター，161 p．

geochronology of single zircon grains of角井,1993. 年代標準試料設定プロジェクトに

known Tertiary eruption age. Earth

ついて. FTNL第6号，66-67.

Planet. Sci. Lett. 207, 57‒67.

Tagami, T. et al., 1995. K-Ar biotite and宇都ほか, 1994. 山陰地方東部，鮮新統照来層

ﬁssion-track zircon ages of the Nisatai

群火山岩類のK-Arおよびフィッショント

Dacite, lwate Prefecture, Japan: A

ラック年代, 地質学雑誌, 100, 787-798.

candidate for Tertiary age standard.

Hurford, A.J., Watkins, R.T., 1987. Fission-Geochem. J. 29, 207‒211.

track age of the tuﬀs of the Buluk

Hasebe, N. et al., 2013. Zeta equivalent

member, Bakate formation, Northernﬁssion-track dating using LA-ICP-MS

Kenya: A suitable ﬁssion-track ageand examples with simultaneous U-Pb

standard. Chem. Geol. Isot. Geosci.

dating. Isl. Arc 22, 280‒291.

Sect. 66, 209‒216.

Sudo, M. et al., 1996. Calibration of a new

Iwano, H. et al., 2013. An inter-laboratory

Ar analytical system for the K-Ar dating

evaluation of OD-3 zircon for use as amethod and analytical method results ofsecondary U-Pb dating standard. Isl. Arc

K-Ar age known samples. Mem. Fac.

22, 382‒394.

Sci. Kyoto Univ. Ser. Geol. Mineral. 58,12図 1： 東濃地科学センターとメルボルン大学で測定した仁左平デイサイトの ZHe 年代一覧．

図1．東濃地科学センターとメルボルン大学で測定した仁左平デイサイトのZHe年代一覧．IsoplotR
IsoplotR(Vermeesch, 2018)で描画．縦軸は粒子年代（Ma），横軸は測定番号．すべての単粒(Vermeesch,2018)で描画．縦軸は粒子年代（Ma），横軸は測定番号．すべての単粒子年代の幅は子年代の幅は2σ であり，水色の測定粒子は外れ値を示す．中央の灰色の線は加重平均年代2σであり，水色の測定粒子は外れ値を示す．中央の灰色の線は加重平均年代とその誤差を示す．とその誤差を示す．

図2．NST20（上段）およびNST20b（下段）の薄片写真．両試料ともに流紋岩質凝灰岩の組織を示図
2：NST20（上段）および NST20b（下段）の薄片写真．両試料ともに流紋岩質凝灰岩の組織すが（左），薄片内には変質した黒雲母（中央）や異質岩片（右）がみられる．
を示すが（左），薄片内には変質した黒雲母（中央）や異質岩片（右）がみられる．

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