表面露出年代測定

表面露出年代測定

表面露出年代測定は、地質学の一分野で、特に地表にある岩石がどれだけの間露出していたかを推定する技術です。この手法は、氷床の変動、侵食現象、溶岩流、隕石の落下、岩崩れや断層崖、さらには洞窟の発達など幅広い地質イベントの年代を決定するために利用されています。測定可能な期間は、短いもので10年から、長いもので3千万年にわたり、特に露出状態にある岩石に効果的です。

宇宙線放射性核種の利用

表面露出年代測定において、最も一般的に使用される方法が宇宙線放射性核種年代測定です。宇宙線とは、高エネルギーの荷電粒子であり、主に陽子やアルファ粒子から構成されています。これらの粒子は、大気中の原子と衝突し、大量の二次粒子を生成します。この過程において、中性子も生成されており、中性子が岩石の原子核に衝突すると、新しい元素や同位体を生成することがあります。

岩石が宇宙線に曝露すると、通常、表面から1メートル以内の範囲で新しい同位体が生成されます。これを利用して、岩石が露出していた期間や、過去に埋没していた期間、あるいは地形や流域がどのくらいの速度で侵食されたかを特定することができます。

核種生成と崩壊のプロセス

宇宙線生成放射性核種は、既知の速度で生成され、また、同様に既知の速度で崩壊します。このため、試料中の特定の核種の濃度を測定すれば、岩石が宇宙線の影響を受けた期間を推測できます。位置によっては、宇宙線の強度が異なるため、他の測定法（例：放射性炭素年代測定や熱ルミネセンスなど）を用いて生成率を経験的に求めることが重要です。

測定技術と重要な核種

特に、測定されることが多い核種には、ベリリウム-10（10Be）とアルミニウム-26（26Al）があります。これらはそれぞれ酸素-16（16O）とケイ素-28（28Si）が宇宙線に当たった時に生成されます。そのため、これらの元素は地質学者にとって重要な指標となります。これらの同位体は、通常の物理的プロセスでは生成されにくいため、岩石の年代測定に利用されます。

また、塩素-36（36Cl）も表面露出年代測定に使用されており、カルシウムやカリウムの宇宙線破砕から生成されることがあります。

結論

表面露出年代測定は、岩石が地表にどの程度の期間露出していたかを知るための強力なツールであり、宇宙線生成核種を利用した手法は、様々な地質イベントの年代を明らかにする上で非常に価値があります。これらの技術は地質学や環境科学などの分野において多くの応用が期待されています。

もう一度検索