[M-IS32] ガスハイドレートと地球環境・資源科学

[MIS32-P09] 千葉石にみられるラジカル種の熱安定性の評価

*磯谷 舟佑¹、横山 優花¹、楠木 健太¹、西戸 裕嗣²、谷 篤史¹ (1.神戸大学 大学院人間発達環境学研究科、2.岡山理科大学 生物地球学部)

キーワード：シリカクラスレート、千葉石、電子スピン共鳴、ラジカル種、熱安定性

シリカクラスレートとは，二酸化ケイ素で構成されるかご状構造をホストとし，ガス分子をゲストとして包接する包接化合物である．シリカクラスレートは，水分子をホストとする包接化合物であるガスハイドレートとよく似た構造であり，ガスハイドレートの構造Ⅰ型と同様の構造であるメラノフロジャイト (melanophlogite) が主に知られていたが，2011年にガスハイドレートの構造Ⅱ型と同様の構造である千葉石 (chibaite) が千葉県で発見された(Momma et al., 2011)．構造Ⅰ型と比べてより大きいケージ（十六面体）を持つ構造Ⅱ型の千葉石には，メタンやエタンに加えて，プロパンやイソブタンといった大きな炭化水素ガスも包接されている．千葉石は千葉県南房総市荒川の前期中新世の海底堆積岩層（保田層群）の石英脈から発見された．堆積岩層の形成の後に千葉石は生成されたと考えられているが，千葉石の生成年代についてはよく分かっていない．
生成年代を推定する方法の一つに電子スピン共鳴（ESR）年代測定法がある．ESR年代測定とは，自然放射線により生成する放射線損傷が蓄積している天然鉱物や化石に対して，人為的に放射線を照射することにより自然放射線による総被曝線量を評価し，線量率を考慮することで天然鉱物や化石の生成年代や加熱後の年代を推定する方法である．ESR年代測定を行うためには，放射線照射線量に対してESR信号がどのように応答するか，またそのESR信号が十分に安定であるかについて調べなければならない．よって本研究では，まず千葉石にどのようなラジカル種が観察されるかを調べ，次に観察された有機ラジカル量のγ線照射線量に対する信号応答と熱安定性を評価した．
千葉石を乳鉢でやさしく砕き，1 mm程度の粒試料を準備した．γ線の照射線量を変えて常温で照射し，ESR分光器でγ線照射前後のラジカル種を室温で計測した．主にメチルラジカルとtert-ブチルラジカルがみられた．メチルラジカルの量はγ線照射により増加するものや減少するものがあり，メチルラジカルは天然の状態で飽和していると考えられる．一方，tert-ブチルラジカルはγ線照射線量に対して増加することが分かった．次に，これらの千葉石に対して有機ラジカルの熱安定性を評価するために等時アニーリング実験を行った．今回はこれらの実験の結果についての議論をする．