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[SCG57-09] ヘマタイトU–Th年代測定法の適用可能性に関する検討
キーワード：ヘマタイト、ウランートリウム年代測定法、レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析法、第四紀年代学
第四紀火山活動の年代制約に向けて、ジルコンやイルメナイトのU–Th法の開発が進められている[1,2]。これらの手法は高温での鉱物結晶化時期を明らかにできる一方、熱水活動のようなより低温における火山活動の継続期間を明確にするのには適さない。火山活動の全容解明には、高温・低温両方のプロセスを総合的に理解することが不可欠であることから、本研究では、熱水系の時間進化をより詳細に評価するため、ヘマタイト（α-Fe₂O₃）のU–Th年代測定法の適用可能性を検討した。
ヘマタイトや、その一種である鏡鉄鉱（板状または鱗片状の結晶が特徴）は数ppmのウランを含み、初期鉛の含有量が少ないため、U–Pb年代測定に適した鉱物である[3, 4]。これまでに、レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析法（LA-ICP-MS）を用いた局所分析技術の進展により、縞状鉄鉱層や鉱床中のヘマタイトに対するU–Pb年代測定が広く実施されてきた[5, 6]。また、熱水変質・風化帯や縞状鉄鉱層、火山岩中に広く産出し、成長組織を保持することが多いことから、新たに局所U–Th法を適用することで熱水活動の時間進化と鉱物成長過程の関係を明らかにできる可能性がある。
本研究では、岡山県下徳山・儀保富士仙および鹿児島県霧島火山御鉢火口のヘマタイト試料を対象に、U, Th, Pb濃度と分布をLA-ICP-MSにより測定し、U–Th年代の決定を試みた。初期結果として、U濃度は0.12–0.35 µg g⁻¹、PbおよびTh濃度はともに<0.01 µg g⁻¹であった。このことから、火山活動に伴って形成するヘマタイトはU–Pb年代測定のみならず、U–Th年代測定にも適することが示唆された。
現状では230Th検出に500 × 500 µm²の分析領域と約125秒の信号取得時間を要するため、今後はより高感度な測定技術の開発が課題となる。本研究の結果は、火山活動史の復元や熱水変質の時間的進行の理解に貢献する可能性があり、今後の応用として、火山活動における後期変質過程や酸化的環境下におけるU-Th年代測定の適用範囲の拡張が期待される。
参考文献：[1] Niki S. et al. Geostand. Geoanal. Res. 46, 589–602 (2022). [2] Keller F. et al. Geostand. Geoanal. Res. 46, 465–475 (2022). [3] Duff M. C. et al. Geochim. Cosmochim. Acta 66, 3533–3547 (2002). [4] Courtney‐Davies L. et al. Geostand. Geoanal. Res. 45, 143–159 (2021). [5] Ciobanu C. L. et al. Precambrian Res. 238, 129–147 (2013). [6] Courtney-Davies L. et al. Chem. Geol. 513, 54–72 (2019).
ヘマタイトや、その一種である鏡鉄鉱（板状または鱗片状の結晶が特徴）は数ppmのウランを含み、初期鉛の含有量が少ないため、U–Pb年代測定に適した鉱物である[3, 4]。これまでに、レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析法（LA-ICP-MS）を用いた局所分析技術の進展により、縞状鉄鉱層や鉱床中のヘマタイトに対するU–Pb年代測定が広く実施されてきた[5, 6]。また、熱水変質・風化帯や縞状鉄鉱層、火山岩中に広く産出し、成長組織を保持することが多いことから、新たに局所U–Th法を適用することで熱水活動の時間進化と鉱物成長過程の関係を明らかにできる可能性がある。
本研究では、岡山県下徳山・儀保富士仙および鹿児島県霧島火山御鉢火口のヘマタイト試料を対象に、U, Th, Pb濃度と分布をLA-ICP-MSにより測定し、U–Th年代の決定を試みた。初期結果として、U濃度は0.12–0.35 µg g⁻¹、PbおよびTh濃度はともに<0.01 µg g⁻¹であった。このことから、火山活動に伴って形成するヘマタイトはU–Pb年代測定のみならず、U–Th年代測定にも適することが示唆された。
現状では230Th検出に500 × 500 µm²の分析領域と約125秒の信号取得時間を要するため、今後はより高感度な測定技術の開発が課題となる。本研究の結果は、火山活動史の復元や熱水変質の時間的進行の理解に貢献する可能性があり、今後の応用として、火山活動における後期変質過程や酸化的環境下におけるU-Th年代測定の適用範囲の拡張が期待される。
参考文献：[1] Niki S. et al. Geostand. Geoanal. Res. 46, 589–602 (2022). [2] Keller F. et al. Geostand. Geoanal. Res. 46, 465–475 (2022). [3] Duff M. C. et al. Geochim. Cosmochim. Acta 66, 3533–3547 (2002). [4] Courtney‐Davies L. et al. Geostand. Geoanal. Res. 45, 143–159 (2021). [5] Ciobanu C. L. et al. Precambrian Res. 238, 129–147 (2013). [6] Courtney-Davies L. et al. Chem. Geol. 513, 54–72 (2019).