[S-GL38] 地球年代学・同位体地球科学

[SGL38-01] 海底熱水鉱床の硫化鉱物のウラン－トリウム放射非平衡について

★招待講演

*中井 俊一¹、賞雅 朝子¹、藤原 泰誠²、豊田 新²、石橋 純一郎³、浦辺 徹郎⁴、吉住 亮人⁴ (1.東京大学地震研究所、2.岡山理科大学、3.九州大学、4.東京大学理学系研究科)

キーワード：U-Th放射非平衡、海底熱水鉱床

海底熱水鉱床の活動の持続時間は，鉱床の規模やそのエネルギーを利用する生物群集の進化に大きな影響を与える点で重要であるが，体系的な研究は少数である．拡大速度の大きな中央海嶺の中軸谷で採取された硫化鉱物には短寿命の核種が用いられ，たとえば²¹⁰Pb-Pb年代が報告されている．また中軸谷から外れた場所からの試料や拡大速度の遅い大西洋中央海嶺の試料では²³⁴U-²³⁰Th年代が報告されている例がある．ここでは²³⁴U-²³⁰Th放射非平衡を利用した年代測定と，他の方法主にESR年代測定の結果の比較を紹介する．
熱水鉱床を沈殿させた鉱液の起源と考えられる海水は，ウランを1ppb程度含むが，トリウムをほとんど含まない．これから沈殿した鉱物は高いU/Th比を持つ．²³⁰Th/²³⁴Uの放射能比は条件の良い場合，沈殿時には殆ど0であるが，²³⁴Uの壊変により²³⁰Thが増加し， 50万年程度で放射平衡に達する．閉鎖系が保たれていれば，この間の年代は²³⁰Th/²³⁴Uの放射能比から決定できる．
分析は以下の手順で行う．試料に同位体希釈分析用に²³⁶U，²²⁹Thのトレーサーを添加した後，硝酸で加熱分解し，eichrom社の溶媒抽出クロマトグラフィー樹脂U-TEVAによりU，Thを主成分元素から分離し，Uは更にUTEVA樹脂で，Thは陰イオン交換樹脂AG1-X8を用い二度目の生成を行う．MC-ICP-MSにより，²³⁴U/²³⁸U同位体比，²³⁶U/²³⁵U同位体比，²³⁰Th/²³²Th同位体比，²²⁹Th/²³²Th同位体比などを測定し，(²³⁰Th/²³⁴U)放射能比を算出する．MC-ICP-MSを分析に用いれば，数百mg程度の試料で分析が可能である．
南部マリアナトラフでは，4地域の熱水系の試料を分析し，ほぼ0年から1万年の年代が得られ，拡大軸から離れた熱水サイトほど古い年代を示す試料があることが分った．またERS年代とも整合的な結果が多かった．
沖縄トラフの試料は，これより若い物が多かった．しかしコア試料には古い年代を示す試料があり，ESR年代と一致しないものが見られた．
また，いくつかの地域では硫化鉱物の，UやThの濃度が3桁にもわたり大きく変動している．UやThが開放系になっていることを示唆する結果も得られた．
発表ではリーチング実験の結果も合わせ，熱水系でのUやThの挙動について考察する．