炭酸塩の微量元素を用いた地質時代の冷湧水の起源推定

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北海道の上部白亜系蝦夷層群（アルビアン～カンパニアン階）から採取された冷湧水成の炭酸塩岩を対象に、ストロンチウム放射性起源同位体比の分析を行った。冷湧水炭酸塩岩には堆積物や粘土鉱物が多く含まれ、それらは湧水とは異なる同位体組成を示す。本研究では、レーザーアブレーション-ICP質量分析法を用いて、堆積物を含まない厚さ数ミリメートル程度のカルサイトセメントの局所ストロンチウム同位体比分析を行った。その結果、カルサイトセメントは同時代の海水と同じか、海水よりやや放射性起源ストロンチウムに乏しい同位体組成を示した。この結果は、堆積物由来ストロンチウムの混入では説明できず、白亜紀当時の湧水に海水由来の成分に加え深部流体の寄与があったことを示唆している。深部流体は、蝦夷層群の基盤をなす塩基性岩類に由来すると考えられる。この深部流体の寄与をさらに検証するため、ポーランドのアダム・ミツキェヴィチ大学にてネオジムの放射性起源同位体比の分析を行うための試料前処理を行った。同位体比は現在分析中である。本研究ではまた、炭酸塩岩のリチウム安定同位体比を分析するための試料前処理、分析装置立ち上げを行った。炭酸塩のリチウム濃度はふつう1 ppm以下と非常に微量であるため、レーザーアブレーション法による同位体比分析は困難である。本研究では試料を溶解させた溶液を対象に、研究室に新たに導入された高精度ICP質量分析装置を用いて微量なリチウムの同位体比測定を試みた。日本海で採取された炭酸塩を用いて、高純度希塩酸によるリーチング処理を施すことで、堆積物由来リチウムの溶出を抑えつつ同位体比分析に必要な量のリチウムを炭酸塩から抽出した。またリチウム標準試料を用いて、同位体比分析のための装置制御ソフトウェアのメソッド作成と、最適な分析濃度、装置安定性および測定精度の確認を行った。