フィッショントラック法

フィッショントラック法の概要

フィッショントラック法とは、放射年代測定で用いられる手法の一つで、主にウラン238を含む鉱物に由来する飛跡を基に年代を推定します。この技術は、ウランの自発核分裂によって鉱物内部に残る微細な跡を利用するもので、非常に重要な年代測定手法として知られています。

自発核分裂と飛跡の形成

ウラン238は、崩壊しながら自発核分裂を起こし、その際に鉱物内に「飛跡」（track）と呼ばれる痕跡を作ります。この飛跡は、ウラン核の崩壊過程に依存し、飛跡の密度によって鉱物の年代を知る手掛かりとなります。

測定手順

フィッショントラック法の測定では、まず試料となる鉱物を研磨します。この研磨された面を適切な方法でエッチングして、顕微鏡で観察可能なサイズに拡大します。そして、研磨した面に現れた飛跡を数え、その密度を求めるのです。この密度を元にして、鉱物中のウラン量を決定します。ウラン量がわかると、飛跡の密度と自発核分裂の壊変係数を利用して試料の年代を明らかにすることができます。

定量化のためには、試料に中性子線を照射し、ウラン核の分裂によって発生する誘導トラックの数を数える方式が一般的です。この方法により、正確なウラン量を把握することが可能になります。

使用される鉱物

フィッショントラック法においては、ジルコンや燐灰石（アパタイト）が最も広く使用されます。また、チタン石（チタナイト）や火山ガラスのような非鉱物もこの方法で使われることがあります。これらの鉱物は、飛跡形成が得意であり、年代の特定に適しています。

熱に対する感受性

興味深い点として、飛跡は熱に対して敏感であり、鉱物が再加熱されると飛跡の修復が起こります。このため、再加熱の時点で年代の起点がリセットされるという特徴があります。ジルコンのような鉱物でも、200℃から300℃に達すると飛跡が消失することがあります。さらに、高温状態から冷却する際にはフィッショントラック法から得られる年代が、飛跡が熱的に修復される温度に達したタイミングに一致するため、特に注意が必要です。

急冷された火山岩中のジルコンを用いることで、その年代はほぼ岩石が固まった年代を示すことができますが、花崗岩のような徐冷した岩石の場合は、固結年代よりも新しい値になることが一般的です。

まとめ

フィッショントラック法は、ウラン238の核分裂による飛跡を利用して鉱物の年代を特定する有力な手段です。動態や温度変化に敏感な特性をもつ鉱物を研究することで、地質学的な時間を読み解く役割を果たしています。これにより、地球の歴史を知る手がかりが提供され、さまざまな分野における研究に貢献しています。

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