宇宙線生成核種の深度プロファイリングによる変動地形の形成年代決定法の確立と適用

Abstract

本研究では，地表近傍の造岩鉱物中に生成・蓄積する宇宙線由来の同位体（地上宇宙線生成核種: TCN: terrestrial cosmogenic nuclides）を用いて，地形の形成年代を決定する手法を確立し，それを変動地形の発達史復元に適用して，活断層の長期的な変位速度の評価に応用することを目的とする．確度の高い地形形成年代値を得るため，TCN深度プロファイリングと呼ばれるアプローチを採用し，新しい核種蓄積の数理モデルを構築するとともに，それを現実の地形に応用して方法の適用性を精緻に検討する．研究対象として，活動度が高いと推定される一方で，その確実な評価が未だ定まっていない濃尾断層帯の北方域を選定し，根尾谷断層および温見断層によって切断された河成段丘を手法適用の対象に選定した．まず，航空レーザー測量に基づく細密地形情報を参照しながら地形の形成過程を定性的に復元したうえ，段丘面において試孔を掘削し，複数深度で段丘堆積物を採取して，石英中のTCNである¹⁰Beを加速器質量分析により測定した．次に，得られたTCN深度プロファイルに対し，モデルカーブをフィッティングさせることで，段丘面の離水後の風成物による埋積および離水前の土砂の生産輸送履歴を反映した継承核種量を考慮した，高確度・高精度の段丘離水絶対年代を得た．分析の結果，段丘堆積物中の石英に含まれる¹⁰Beの濃度は，深度方向に指数関数的に減衰し，ゼロに漸近するプロファイルを示すことが明らかとなった．このことは，堆積物の定置時点での継承核種量がおおむね無視できる程度であったことを示唆する．解析の結果，対象とした河成段丘は，最終氷期最盛期に離水したことが明らかとなった．段急崖と段丘面の変位量に基づき，断層の活動度を定量的に評価したところ，従来よりも有意に確度の高い横ずれ変位速度を決定することができた．本プロジェクトにより，変動地形学におけるTCNの有用性が示され，さらに大型のプロジェクト立案と研究費獲得へとつながった．宇宙線生成核種の生成率算出やモデル解析の補助として参加した大学院生に対する教育的波及効果も大いに得られた．