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ESR dating of Quaternary sediments

Research Project

Project/Area Number 20K04090
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 17030:Human geosciences-related
Research InstitutionOkayama University of Science

Principal Investigator

豊田 新  岡山理科大学, 古生物学・年代学研究センター, 教授 (40207650)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 横山 祐典  東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (10359648)
高田 将志  奈良女子大学, 人文科学系, 教授 (60273827)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords電子スピン共鳴年代測定 / 堆積物 / 石英 / 熱安定性 / ブリーチ / ESR年代測定 / 第四紀 / 常磁性格子欠陥 / 自然放射線 / ESR年代測定 / 電子スピン共鳴 / 年代測定
Outline of Research at the Start

堆積物の年代を直接求める手法を開発することは、第四紀の環境変動や人類の進化を議論するために重要である。これまで、放射性炭素法、光刺激ルミネッセンス(OSL)法、宇宙線表面照射年代測定法がこのために用いられてきているが、適用できる年代範囲や状況が限られている。石英に見られる複数の信号について、生成、消滅の機構を詳細に検討することによって、電子スピン共鳴(ESR)年代測定の手法、並びに正しく年代が得られていることを示す判断基準を得て、堆積物のESR年代測定の手法を確立する。

Outline of Annual Research Achievements

これまでの、石英に見られるESR信号の熱安定性についての詳細な研究によって、年代測定に使用される不純物中心の信号について、試料に依存する可能性は高いものの、熱的に安定な成分と不安定な成分があることを確認した。そこで、熱的に不安定な成分を消去するために、260℃で加熱してから年代を求めることが必要であることを示すとともに、熱的に安定な成分、不安定な成分な成分の加熱に対する消滅の性質、そして、寿命を定量的に求めることができた。今年度はこれを踏まえ、実際に応用する堆積物にみられるESR信号の性質を検討した。年代測定に使用される不純物中心について、光によって消滅(ブリーチ)される成分とされない成分があることがこれまで知られていたが、この光によってブリーチされる成分を300℃で加熱することによって除去できることが新たにわかった。堆積物の年代測定は、堆積時に光によって信号が消去されることを原理としているため、ブリーチされる信号の成分のみを用いて年代測定を行う必要があるが、これまでは数千時間をかけてブリーチを行うことが行われてきていた。今回、この手順を加熱によって代替できることがわかり、これは、技術的な大きな進歩であるといえる。しかし、熱安定性の実験でわかった、260℃までに消滅する成分との関連が詳細には明らかになっておらず、この点をさらに調べること、またこれを踏まえて、実際に海成堆積物に応用して検討を行うことが今後の課題である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

詳細な加熱実験が必要となり、それに時間を取られたために不安定な信号を消去する、あるいは不安定な信号であることを判定するという手順についての検討に時間を要した。しかし、この点について、問題の本質が理解できたこと、新たなプロトコルについての見通しが現時点で立っいることのため、今後、当初の予定に従って研究を進めることができると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

年代既知で、開発した年代測定手順を実際に適用してみる試料については、オーストラリアの試料を入手済みである。この試料を用いて実際に年代測定を行い、ルミネッセンス年代との比較を行って結果を議論する予定である。

Report

(4 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 3 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Selkuk University(トルコ)

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  • [Journal Article] ESR測定における試料管設置深度と試料量の検討2021

    • Author(s)
      小畑直也, 豊田新
    • Journal Title

      ESR応用計測

      Volume: 37 Pages: 19-23

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  • [Journal Article] 重晶石中の鉛濃度がESR信号のガンマ線照射による生成に与える影響2021

    • Author(s)
      冨田麻起子, 豊田新
    • Journal Title

      ESR応用計測

      Volume: 37 Pages: 9-12

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  • [Journal Article] 辻田遺跡堆積層中の風送塵の検出2021

    • Author(s)
      原之園大一, 豊田 新, 長井 謙治, 成瀬敏郎
    • Journal Title

      ESR応用計測

      Volume: 37 Pages: 4-8

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  • [Journal Article] 石英に見られる常磁性格子欠陥とESR年代測定2021

    • Author(s)
      豊田新
    • Journal Title

      Radioisotopes

      Volume: 70 Pages: 95-105

    • NAID

      130007998330

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  • [Journal Article] モンゴルゴビ砂漠の恐竜化石を産する白亜系堆積物の石英の酸素空孔量と堆積環境2020

    • Author(s)
      網本真奈, 豊田新, 実吉玄貴, 高橋勇人, 寺田 智也, 石垣 忍, Tsogtbaatar Khishigjav, Mainbayar Buuvei, Buyantegsh Batsaikhan
    • Journal Title

      岡山理科大学紀要

      Volume: A56 Pages: 59-65

    • NAID

      120006952331

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Origin of aeolian dust emitted from the Tarim Basin based on the ESR signal intensity and crystallinity index of quartz: the recycling system of fine detrital material within the basin2020

    • Author(s)
      Yuko Isozaki, Ryuji Tada, Youbin Sun, Hongbo Zheng, Shin Toyoda, Naomi Sugiura, Akinori Karasuda and Hitoshi Hasegawa
    • Journal Title

      Geological Magazine

      Volume: 157 Issue: 5 Pages: 707-718

    • DOI

      10.1017/s0016756820000242

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ESR 信号の代替ブリーチを用いたdose recovery test2023

    • Author(s)
      小畑直也,豊田新
    • Organizer
      ESR応用計測研究会・ルミネッセンス年代測定研究会・フィッション・トラック研究会・2023年度 合同研究会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Thermal stabilities and sensitivities to dose of the low and high tem-perature components of ESR signals in quartz2023

    • Author(s)
      N. Obata, S. Toyoda
    • Organizer
      17th International Luminescence and Electron Spin Resonance Dating conference
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      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ガンマ線照射の際の二次電子平衡再考2022

    • Author(s)
      豊田新,Ulku Sayin, Emel Ece
    • Organizer
      ESR応用計測研究会・ルミネッセンス年代測定研究会・フィッション・トラック研究会・2022年度 合同研究会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ブリーチされるESR信号の熱安定性2022

    • Author(s)
      小畑直也・豊田 新
    • Organizer
      ESR応用計測研究会・ルミネッセンス年代測定研究会・フィッション・トラック研究会・2022年度 合同研究会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Secondary electron equilibrium revisited: when doses are given by photons2022

    • Author(s)
      Shin Toyoda, Ulku Sayin, Emel Ece, Naoya Obata
    • Organizer
      6th Asia-Pacific Conference on Luminescence and Electron Spin Resonance Dating (APLED 2022)
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optical bleaching and thermal annealing of the ESR signals in quartz2022

    • Author(s)
      Naoya Obata, Shin Toyoda
    • Organizer
      6th Asia-Pacific Conference on Luminescence and Electron Spin Resonance Dating (APLED 2022)
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 堆積物試料のESR熱安定性及びブリーチ特性2022

    • Author(s)
      小畑直也,豊田新
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 熱安定性を考慮したテフラ試料の総被曝線量評価2022

    • Author(s)
      小畑直也・豊田 新
    • Organizer
      第38回ESR応用計測研究会・2021年度ルミネッセンス年代測定研究会・第45回フィッション・トラック研究会・合同研究会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Thermal stability of the ESR signals in tephra quartz and evaluation of equivalent doses2022

    • Author(s)
      Obata, N., Toyoda, S.
    • Organizer
      EPR BioDose 2022
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      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Component-resolved quartz ESR dating of sediments and tephra2021

    • Author(s)
      S. Toyoda, N. Obata
    • Organizer
      AGU Fall Meeting, 2021
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      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 起源の異なる石英のAl中心とTi中心の熱安定性2021

    • Author(s)
      小畑直也,豊田新
    • Organizer
      第37回ESR応用計測研究会・2020年度ルミネッセンス年代測定研究会・第45回日本フィッション・トラック研究会研究発表会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 萩平遺跡から出土した礫群の被熱推定と年代測定2021

    • Author(s)
      原之園大一, 豊田新,長井謙治
    • Organizer
      第37回ESR応用計測研究会・2020年度ルミネッセンス年代測定研究会・第45回日本フィッション・トラック研究会研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 石英の酸素空孔を用いた上部白亜系Nemegt層の層序解析2020

    • Author(s)
      高橋勇人,網本真奈,豊田新,Tsogtbaatar Kh.,Buyantegsh Ba.,実吉玄貴
    • Organizer
      日本堆積学会2020年オンライン大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Dating to provenance: ESR signals in quartz2020

    • Author(s)
      S. Toyoda
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
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      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ESR dating of quartz: issues on sediment dating and on thermochronometry2020

    • Author(s)
      S. Toyoda
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
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      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Detection of loess in the sedimentary sequence at Tsujita Site2020

    • Author(s)
      D. Haranosono, S. Toyoda, K. Nagai, T. Naruse
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
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    • Invited
  • [Book] Determination by ESR of the temperature of prehistoric lithic heat treatment, Chapter 4, in, Ed. A. K. Shukla, Spectroscopic techniques for archaeological and cultural heritage research2020

    • Author(s)
      S. Toyoda
    • Total Pages
      13
    • Publisher
      IOP Publishing, Bristol, UK
    • ISBN
      9780750326162
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-12-25  

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