[S-CG51] ハイブリッド年代学−ジルコン年代学の次へ−

[SCG51-P04] LA-ICP-MSを用いたジルコンU-Th放射非平衡およびフィッショントラック同時年代測定

*岩野 英樹^1,2、仁木 創太²、檀原 徹¹、平田 岳史² (1.(株) 京都フィッション・トラック、2.東京大学　地殻化学実験施設)

キーワード：ジルコン、ウランートリウム放射非平衡、フィッショントラック、年代測定、第四紀、LA-ICP-MS

年代測定の分野において、後期更新世以後の地質試料に適用可能な放射年代測定法である炭素14 (¹⁴C) 法とその他（ジルコンU−PbやサニディンAr/Ar法）の手法間には、５万年前から10万年前という適用年代範囲が重ならない空白がある。この課題は第四紀研究、特に火山研究および火山噴火対策の障害になっている。これに対し、ウラン系列の中間生成物であるトリウム230（半減期7.５万年）を利用した²³⁸U−²³⁰Th放射非平衡年代測定法（以下U−Th法と略す）が鍵となる。U−Th法は鉱物結晶化時に生じるトリウム230とウラン238間の放射非平衡を活用し、その同位体比(²³⁰Th/²³⁸U)とマグマの初生的なトリウムとウラン比(Th/U)を精確に決定することで鉱物結晶化後の時間情報を抽出する年代測定法である。この鉱物結晶化時に時計が開始する性質は、噴出以後の情報抽出に用いられる熱年代学的手法から得られる年代とは質的に異なることを意味する。U−Th法はウラン含有鉱物であるジルコン、アパタイト、イルメナイト、モナザイトなどに適用でき、またその実質的な年代適用範囲は数千年前から30万年前である。U−Th法は1960年代に開発され^[1]、当初は放射化分析や表面電離型質量分析法など特別な施設・装置を利用しなければならなかった。しかし近年、LA―ICP―MSを利用した本分析法が開発され^[2]、より汎用的に再構築された。U−Th法は今まさに注目すべき手法である。
本研究では、マグマ内での結晶化年代と火山噴出年代を同時に評価できる手法として、LA―ICP―MSを利用したジルコンU−Th放射非平衡およびフィッショントラック(FT)ダブル年代測定法の開拓を目指す。LA―ICP―MSを用いたジルコン年代分析法としてU−Pb法とFT法のダブル年代測定が直近10年間で普及したが、10万年より若い試料に対するU−Pb法の適用は困難であり、U−Th法が新たに必要と考えられる。その一方、U−Th法の最大のハードルは微量な²³⁰Thを正確に分析することにある。Niki ほか(2022)^[3]は、コリジョンセルを搭載した四重極型ICP質量分析計を用い、質量数230に対するスペクトル干渉除去技術を新たに開発した。彼らは²³⁰Thに対して干渉となる²³²ThのテーリングおよびZr₂O₃⁺に代表される多原子イオンを従来のICP―MS法の1/100まで低減し、その正確な分析を実施可能とした。また、従来法の一つである二次イオン質量分析法（SIMS）と比較して分析処理能力が20倍以上の高速化を達成している。
本発表では、ジルコンU―Th/FTダブル年代測定を実行するための３ステップの実験結果を報告する：(1)Nikiほかで構築したLA−ICP−MS U―Th年代測定条件でのU定量実験を行い、既存のU定量法(熱中性子誘導トラック法)と比較する、(2)年代標準試料Fish Canyon Tuff (28.4 Ma)、馬場凝灰岩(12Ma)、Bishop Tuff (0.77Ma)のジルコンについてFT年代測定を行う、(3)噴出年代既知試料の三瓶木次軽石(100ka)ジルコン について、同一粒子、同一部位でのU―Th/FTダブル年代測定を行い、年代測定結果から同手法の将来性を検証・展望する。
[1] Kigoshi K. (1967) Science 156, 932―934. [2] Guillong M., Sliwinski J.T., Schmitt A., Forni F. and Bachmann O. (2016) Geostandards and Geoanalytical Research, 40, 377– 387. [3] Niki S., Kosugi S., Iwano H., Danhara T. and Hirata T. (2022) Geostandards and Geoanalytical Research. doi: 10.1111/ggr.12458