2014 Fiscal Year Annual Research Report
ウラン－鉛年代測定法の新展開：年代サイトメトリーに向けた次世代質量分析技術の開発
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26247094
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
平田 岳史 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10251612)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 正一 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60397023)
折橋 裕二 東京大学, 地震研究所, 助教 (70313046)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ウラン-トリウム-鉛年代測定法 / 高精度年代学 / 年代サイトメトリー / デイリーイオン検出器 / 放射非平衡 / 高感度多重イオン検出 / プラズマイオン源質量分析法 / レーザーアブレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分析技術の進歩にともない年代情報の質や量は飛躍的に向上し、今では年代情報の質が議論の客観性・信頼性を左右するまでに至っている。本研究では、最も精密かつ正確な絶対年代情報を与えるウラン―トリウム-鉛年代測定法に注目し、年代データのさらなる高精度化と、適用年代範囲・適用可能試料種の拡大を図る。この目的のために、本研究ではウラン-鉛同位体比測定の高感度化・高精度化に加え、年代データの系統誤差の原因となる放射非平衡の補正法の確立を目指す。本年度は207Pb/206Pb同位体分析の分析精度の向上と分析の高速化を目的に、小型デイリーイオン検出器を独自に製作した。当初の計画では、イオン検出効率を高める目的で大型の光電子増倍管の利用を想定していた。しかしイオン検出器が干渉し分析に影響を与える可能性が生じたため、デイリー検出器を小型化するとともに散乱イオン用遮蔽板を大型化した。この改良により光電子像倍管の小型化と大幅な低コスト化が図れた。製作したデイリー検出器をプラズマイオン源質量分析計（京都大学既有設備）に取り付け、基礎的性能評価を行った。本年度の結果では、従来のイオン検出器と比較して長時間安定性が向上した。さらにデイリー検出器はノイズと信号の差別化が容易であることから、イオン信号の数え落としが少なく、約2倍の高感度化が図れた。安定性およびイオン検出感度のデータから、本研究で開発したデイリーイオン検出器の基本性能の高さを示すことができた。さらに本年度は放射非平衡の補正法の開発を行った。本年度は、目的試料と共通の起源をもつガラスを用いて補正定数を推定した。ここで求めた補正係数を用いて若いジルコン（<50万年）の年代測定を行ったところ良好な結果が得られ、補正手法と補正係数の信頼性の高さを示すことができた。放射非平衡の補正に関しては、すでに国際学術雑誌に論文投稿を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究実施計画では、本年度は次世代の高感度・高安定性のイオン検出器（デイリー検出器2セット）を製作し、プラズマイオン源質量分析計に組み込むことが主たる到達目標であった。本年度は、デイリーイオン検出器を製作するとともに、プラズマイオン源質量分析計に取り付け、イオン信号の検出と基礎的分析性能評価のみを行う予定であった。これに対し本年度の研究では、基礎的特性評価にくわえ、デイリーイオン検出器の位置感応性、不感時間、バックグラウンド特性、長時間安定性などについても詳細なデータが取得でき、より厳密な分析性能評価を行うことができた。また当初の予定より小型のデイリー検出器を製作したため、デイリーイオン検出器間に大型の散乱イオン用遮蔽板を設置することができた。これにより、デイリーイオン検出器でしばしば問題となるイオン検出器の相互干渉（一つのデイリーイオン検出器の動作が、隣のイオン検出器のバックグラウンドを変動させる）を最小限に抑えることができた。基礎データの蓄積を早めることで、装置構成の修正や信号処理系の改造に関しても概ね完了することができ、研究計画2年目以降、2個のデイリーイオン検出器を用いた世界初の同位体分析が開始できるまでに研究を進めることができた。一方、放射非平衡の補正に関しても本年度中に補正係数の推定や実試料の年代分析を通じた実践試験を行うことができた。特にジルコンとよばれる鉱物に対しては系統的な年代分析を行うことができ、補正法ならびに補正係数の信頼性を評価することができた。放射非平衡の補正法に関しては、すでに学術論文としてまとめ、国際誌に投稿している。こうしたハードウエア開発および年代分析の信頼性の評価のいずれもが、当初の計画以上に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究での高精度年代測定には、206Pb信号と207Pb信号の両方をデイリーイオン検出器で計測必要がある。実験計画初年度には、小型デイリーイオン検出器を2セット製作し、そのうちの一個をプラズマイオン源質量分析計に設置し、基礎データの蓄積と分析性能の評価を行った。研究計画2年目は、2個のデイリーイオン検出器を同時に使用した世界初のイオン信号同時計測を試みる。デイリーイオン検出器はイオンの検出効率が高い上、長時間安定性の向上することから、鉛同位体分析精度の一層の改善が期待できる。研究計画2年目は、まずは年代分析に経験を有するジルコンに対して実践的年代測定を始め、質量分析装置と同位体分析性能の評価を開始するとともに、必要に応じてデイリーイオン検出器の改造を行う。また、本研究ではウラン-トリウム-鉛年代測定法の適用範囲の拡大も大きな研究目標となっている。ジルコン以外の鉱物（アパタイト、モナザイト、ゼノタイム等）から正確な年代情報を引き出すためには、可能な限り同一の化学組成・物性をもつ標準物質の準備が必要である。そこで研究計画2年度には標準物質の策定を試みる。標準鉱物として活用するには、化学組成的な均質性とウラン-トリウム-鉛放射改変系列の閉鎖系の評価が重要となる。そこで研究計画2年目以降では、微量元素イメージング分析法の開発（自動解析ソフトの開発と、イメージンブ分析手法のルーチン化）についても並行して進める。さらに研究分担者らと協力し地球化学試料（岩石試料）および隕石試料中の微小鉱物の鉱物学的記載を始め、研究計画3年目以降に計画している実践的年代測定に向けて準備を進める。
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[Journal Article] The formation of rodingite in the Nagasaki metamorphic rocks at Nomo 1 Peninsula, Kyushu, Japan – Zircon U–Pb and Hf isotopes and trace element evidence2014
Author(s)
M. Fukuyama, M. Ogasawara, D. J. Dunkley, K. –L. Wang, D. –C. Lee, T. Hokada, K. Maki, T. Hirata, Y. Kon
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Journal Title
Island Arc
Volume: 23
Pages: 281-298
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Isotopic compositions of asteroidal liquid water trapped in fluid inclusions of chondrites2014
Author(s)
Yurimoto, H., Itoh, S., Zolensky, M., Kusakabe, M., Karen, A. and Bodnar, R.
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Journal Title
Geochemical Journal
Volume: 48
Pages: 549-560
Peer Reviewed
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