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三朝附近 の花 尚岩 の放射能的特徴 と
三 朝 温 泉 沈 澱 物 の 放 射 能
京都大学理学部地質学鉱 物学教室早
瀬
緒 吉 放射能泉のある地方の地質は多 くは花尚岩 或いは酸性岩である.例えば増富,池田,有 馬の諸鉱泉 はすべてこれであ り,三朝温泉, 関金温泉 もこの例である.苗木地方の花尚岩 地域中の鉱泉,湧水が多かれ少なかれ ラ ドン を含有す ることも同様の ものであろ う.従来 (大体今次大戦前)の岩石放射能,特に花尚 岩放射能 に対す る諸研究に於ては花尚岩は完 晶質であるが故にその中の放射性物質はほ と ん どすべて微粒副成分鉱物 (例 えば褐簾石, ジルコン,モナズ石,クサビ石,ゼ ノタイム等) に集中 して他の部分或いは他の形で含有せ ら れ るものは少い と考え られて来た. この考 え か ら花嵐岩は出来 るだけ撤密で新鮮な ものが 研究試料 となった.(この傾向は花尚岩岩石学 に於て も同様であ り,多量に又屡々存在す る が岩石薄片のつ くり難い様 な試料は研究の対 象にならなかった )従て花尚岩中の放射性物 質は常に放射平衡にあると看倣 されて来た . 然 し近年 (大戦披) この方面の研究が進み花 尚岩中の放射性物質の分布が明 らかにな り, 花園岩中の放射性物質は必ず しも完全 な放射 平衡にない らしい とい うこと,更に花尚岩中 には副成分鉱物に含 まれる放射性物質 (A)以 外の形の放射性物質 (B)が含まれ両者の割合 はまちまちであるが後者の (B)がかな り多量 に存在す ることもわかって来た.筆者はこの 種の放射性物質 (B)- 硬 くて風化に耐え う る微粒副成分鉱物以外の放射性物質- に興 味を もち花尚岩の固結終末期以後の放射性物 質の挙動について研究を進 めて来た.たまた ま岡山大学温泉研究所長坪井誠太郎博士の御 指導によ り三朝の強放射能泉 とこの附近の花 梅岩の相互関係について研究をす る機会をあ たえ らた.こ ゝに坪井所長はじめ梅本教授, 森永教授,相馬氏,田中氏,平井氏その他, 研究所の方々に深甚の謝意を表す る.又 ラヂ ウム測定の労 をとられた京都工繊大,浅山博 士に深謝す る.本研究は未完であるが現在ま での結果をまとめ今後の研究の方向を考察 し てみた. 三朝附近の花尚岩の放射能的特徴 既に緒言 に於て述べた如 く(B)の種類の放 射性物質 こそ花尚岩の岩石学,放射能,地球 化学を研究す る上に重要な役割をなす もので ある.勿論 (A)の副成分鉱物 も各地の花尚岩 塊によって差のあることが認められ るが二つ の花梅岩で放射性微粒鉱物の組合せが同一で あるか らといって必ず しも一連の,又同一時 代の花尚岩であるとい うことは出来ない.例 えば花尚岩中に屡々見 られ る褐簾石について いえば,京都府に於ては北 白川花尚岩には全 体に多 く見 られ特に岩塊の周辺部のゼノ リス 状部分に著 しい.田ノ上山花尚岩にてはゼ ノ リス状部分に限 りわずかに見 られ る.領家式 花尚岩中には一般に多い. これに反 し行者山 花尚岩では全 く見 られない.(早瀬,堤1956).早 瀬 三朝附近 の花 尚岩 に も広 く褐薬石 が 見 ら れ る. この点 は丹後の花 園岩 と同様で あ る.本 地域 の花 尚岩 中の微粒放射性鉱物 は局部的 に 強放射性鉱物 (モ ナズ石 よ りウラノ ト- ライ ト程度 の放射能)が集 中す る場合が あ る.本 地域 の花 尚岩 と他 の花 尚岩- 例 えば田 ノ上 山,苗木,北 白川 ,行者 山,比良 その他各地 の領家花 尚岩- との異 ってい る点 は次 の如 くであ る.(1)褐簾石程度 の放射能 で二次的に 変化 した鉱物が多い.(2)赤色- 赤褐 色-黄褐色 の鉄質沈澱物が黒雲母 を交代 し又 は岩 石 中の細 いわれ日に充填 してお り, これが弱 い放射誰 を もってい る.量 は相 当多い場合が あ る. (放射能 の程度 は褐簾石 の1/2-1/5程度) (3)黒雲母 白身が放射能 を もってい る.特 に 赤褐色化 してい るときは この傾向がつ よい. (4)微粒放射性鉱物 (多 くは ジル コン及 び モ ナズ石等) はほ とん ど磁鉄鉱粒 に伴 い又 この 中に包有物 として存在す る, この点 は三朝附 近 に限 らず 山陰-北 陸の水鉛鉱床 を伴 う花 尚 岩 に共通 した点で領家及 び苗木- 田 ノ上 の花 尚岩 には全 く見 られ ない.その結果,微粒放 射性鉱物が黒雲母中に入 ってい る場合が少い か ら多色性ハ ロが少い.又 この種 の花 尚岩起 源 の磁鉄鉱 を砂鉄原料 として用 いた カ ラ ミ中 には放射性微粒鉱物が多い.(5)斜長石 の塩基 性中心部が変化 して絹雲母化 してい る場合 と か,加里長石が カオ リン化 してい る部分 には 弱い放射能が見 られ る. 上記 の如 き花 尚岩 中の放射性物質 は局部的 にはいづれの花 尚岩 に も見 られ る もので ある が本地域 の花 嵐岩 には特 に多い.苗木,田 ノ 上 山の花 尚岩では黒雲母の放射能 を もつ場合 は接触部 に近 い部分 に限 られ,赤褐色の鉄質 放射性細
泳沈
澱物 は鉱床 その他熟変質 を受 け た と考 え られ る部分 にのみ認 め られ る.本地 域 の花 尚岩 の著 しい放射能 的特徴 は (B)の放 射性物質 に富 む こと及 び (B)に移動 し易い形 の (A)鉱物が多い点 であ る. この点 は本地域 に強放射能温泉が存在す るこ と,又最近発見 されたU鉱 床 に密接 な関連が あ る と 思 わ れ る. (標本285)赤色黒雲 母C)放射能 Tα0.003 0.005 0.006 0.013 0.031 0.038 0.051 0.095 (標本270)赤 色 黒 雲 母 の 放 射 能 0.011 0.0230.0360.051 同一黒雲母 で も石英 に接 した部分では 放 射 能 が弱 く加里 長石 に接 した部 分 に強 い. 三朝温泉郡是神泉寮鷺の湯 の温泉沈澱物の放射能 三朝温泉 の うちで花 尚岩 の割 目か ら直接温 泉 の湧 出す るのが見 られ るのは大橋旅館及 び 神泉寮鷺 ノ湯であ る.両者 とも浴槽花 尚岩 に 鉄 マ ンガン質の黒色強放射絶沈澱物が附着 し てい る. この ものは東京大学化学教室 斉藤 信房博士 その他既 に研究発表 され た ものであ る.鷺 ノ湯 の試 料 について岩石薄片 オー トラ ジオグ ラフによ りα放射能 を測定 した結果次 の値 を得 た. Tα-0.612,0.961, 1.24,1.75,1.77, 見 か け上の大 きさか らのα放射能 では褐簾石 程度 であ る.然 し著 しく多孔質で あ り同一重 量 のユー クセ ン石粉末 の約4倍 の容積 を もつ ため重量か ら考 え ると褐簾石 の数倍 の放射能 であろ う.同 じ もの ゝ赤褐色 の部分ではや ゝ 放射能 が弱 く石灰質沈澱物 と交 った部分の一 例で はTα-0.58を示す.浅 山博士 の Ra測 定 によると鷺の湯の ものは 3.75×10 8Ra/g であ り,大橋旅館 の ものは 5･74×10-8Ra/g で あ る.鷺 ノ湯の鉄 マ ンガン質沈澱物0.3076三朝附近の花 尚岩の放射能的特徴 と三朝温泉沈澱物の放射館 第 1 図
→
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3
寸
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--1
4C" -
- -} (乾板膜面は上向 き) g(A試鞘)を とり第1図aの如 き盾径約4cm のガ ラス容器中に入れその上をガーゼ4枚で 被 ひガラス蓋の内面に写実乾板を 固 着 し て2
日間霧出 した.その結果乾 板 上 に はTα-0
.
9
2
0士0
.
0
6
3
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0
.
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5
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.
3
4
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g(
B
試料)をとり 同様の容器にて2
日間露出 し た 結 果Tα-0
.
2
0
7
士0
.
0
1
4
を得た.(両者 とも露出時は 約2
1
o
C)
即 ちA試料はB試料に比 し約4
.
5
倍のe
mana
t
i
ngpo
we
r
を有す る.但 しこの方法 ではガーゼ 4枚のす き間か ら沈澱物及び放射 能鉱物よ り直接のα粒子が もれて乾板上に達 する恐れがあるため第1図bの如 くして再び 第 2 a一
一 - --8 ∽ ▼し _ - _ 試 みた.(露出0
.
7
5
日 温度約2
1
o
C
) この結 果A
試料に対 してはTα-0
.
6
7
6±0
.
0
1
6B
試 料にはTα-0
.
1
8
0
土0
.
0
0
5
の放射 能 を示 し4
.
8
倍のe
mana
t
i
ngpo
we
r
である. これ は 少 くとも沈澱物の方がユークセン石 よ りRn
Tn等 が逃げ出 し易い状態にあることが予想 され る.又 この両試料をwa
t
e
rba
t
h
上で1
.
5
時間加熱 した後に同様の実験を 繰 返 し た. その結果A試料はTα-0
.
1
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6
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.
0
0
5
B試料ば Tα-0
.
1
4
6
土0
.
0
0
5
両者の比は1
.
2
7
に減 じた. これによ り約100oCに於て温泉沈澱物 のe
mana
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i
ng po
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は室温(
2
1
oC) よ り 大 きくな り,その結果熱処理 後 に は0
･
1
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2
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倍に減ず る.一方B
試料 で は 図チ
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.
早 瀬 一 一 0･146/0･180-0.81に減ず るに過 ぎない.即 ちA試料の方がB試料 よ りも加熱 によるえい きょうが大 きく約3倍の減少を見 る.い づれ に して もこの温泉 沈 澱 物 は極 めて e mana-tingpowerの大 きい ものであ る. 第 3 ハ｡ッキンクt -ラス坂上 にのせ この上 をガーゼ8枚で被 い, 上記 のガ ラス容器で密閉 して放置 した.少 く とも6時間以上の露出によ りαトラック数 と 時間が比例す ることをた しかめた後,約
5
日 間露出後の乾板上のαトラックの分布 を しら 図十一-
一
一
一
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-一一
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一一
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放射性ガスの空気中への拡散状態 べた.第4図は試料 よ りの距離 とαトラック 沈澱物 よ り出る放射性ガスの空気中へ の拡 数の減少の関係 を示す. (特 に写真乾板 の 周 散状態を しらべ るため第2図aの如 き四角 の 縁部ではαトラック数 は容器の形 に支配 され ガ ラス容器 を用いこの両壁に写真乾板 を一 枚 ることに注意す る必要がある )約7cm離れた づつは りつ けた･約0･3gの沈澱物試 料 を ガ ところでは1cmの ところに くらべ約%に減ず 第 4 図 S BO仇 第4･5･6･7図の横軸 は放射性試料 よ りの距 離三朝附近 の詫 間岩 の放射能的特 徴 と三朝温泉沈澱物の放射能 る.この関係 は容器 の中心部で も周辺 部で も 同 じであ り,従 って放射性 ガスは大体容器中 に一様 に分布 し,濃度 は放射源物質 よ りの距 離 に比例 して薄 くな る.容器 を横位置 に置 い て も,その他 どの様 な位置 に置い て も同様 な 結果が得 られ ることは放射性 ガスは比重が大 であ るに もか ゝわ らず下方 にのみ留 まること はない ことを示 す.但 し顕微鏡下 の微細 な視 野 の中ではαトラックは比較的不均一 な分布 を示 し,や ゝ密集す るところが あ り放射性 ガ スが極 めて稀薄 に空気中に存在す る状況 を暗 示す る. 更 に15cm の試験管 (第2図b) を用 いて放 射性 ガスの拡散 を しらべ た結果第
5
図の如 く なった.比較のために純Th02よ り発生す る Tnによる結果 を示す.但 し沈澱物 は5日2時 第5
_＼
間50分 の露 出であ りTh02は 2時間露出であ る.この両者 の傾向が非常 に似 てい る結果, 放射性 ガス中にはTnが多量 に含 まれてい る こ とが想像 された.Th02による約30cm (第 3図) のTnの拡散 は第6図の如 くであ る, 数種の鉱物 よ りの放射性ガ スの拡散 数種 の鉱物,特 にU多 くThが全 くないか あって も僅か な鉱 物の カー ノタイ ト, ピブチ ブ レン ド及 びTh鉱 物 としてモ ナズ石 につ い て第3図 と同様 の実験 を した. この結果 第7 図の如 き関係が得 られ た.
Uを含 む鉱物では 意夕日こはっ き りAnのえい きょ うを示 してい る.源物質 よ り1-3cm に強放射錐 を示 し急 に減少す るの は明 らかにU鉱 物の特色でTh 鉱 物ではか ゝる憤向 は見 られない. これは明 らか にU鉱物 よ りのAnのためであろ う. 図5
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＼㌔ 一 才_/タイ予 定 ユ了
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ヽ＼ ー ヽヽ
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第5･6･7図の横軸 は乾板上単位面積上 の α トラッ クの数 第4･5･6･7図の横軸 は放射性試料 よ りの距離 IS早 源 一 一
第 6 図
5 IO JSL 加
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f
30CNR三朝附近の柘尚岩 の放射能的特徴 と三朝温泉沈澱物の放射能 第 7 図
5
￠机 Rn,Tn,Anのαトラックによ る識別法 Rn,Tn,An及 びその放射性沈 澱物のα放 射能のα飛程及 び半減期 は表1に示 す如 くで あ る.Rnの放射性沈澱物でRaDの如 き長命 の ものが あるためRaFについてはこ ゝで考慮 す る必要が ない.RaA-RaC′,ThA-ThC′ (或 いはThA-ThC)の如 きⅤ字 型 のαトラ ックが それ ぞれの固有 のα飛程 を もって見 ら れ る.
Ⅴ字型のαトラックでは空 気 中 を 全 く通過 しない全飛程が あ らわれ る 点 が 好 都 合である.α トラックの長 さを測 る に は 乾 板現像後の収縮 を考慮 に入れて立体的に測定 した｡温泉沈澱物では53.7β-35.8〟,29･8β (ThC)-360p,51.4p-36.7p,52.6/卜 37.6 〟,53･7〟-29･4〟(Tn),52.2〟-29.3〝(Tn?) の組合せ よ りThC′-ThAと考 え られ る. こ れ らは明 らかにTn由来 の ものであ る.又一 方Rn由来 の もの も略同数 Ⅴ字型 トラックと して見 られた.次 の組合せは RaC′-RaAで これ らは明 らかにRn由来の ものであ り,温 泉沈澱物中 よ りはRnとTnの両者が出てい る こ とを示 す. 43.7/卜 28.2p,43.8/∼-29.6p,42.9/｢一28.2p, 一方 ユー クセ ン石 に よる結果 で はRaC′ -RaAの Ⅴ字型 トラックとして45.1/∼-28.2〟, 43･8FL-28.2p,40.7p-28.4pの如 きもの が 見 られTn由来 と思 われ る組合せ は全 くない. 又 カー ノタイ トではRaC′-RaCとして45. 6p-29.3/∠が認 め られ る. それで は前節 にのべ た U鉱物 に於て晦 よ り 1-3cmの ところまで特 に強 いAnと考 え られ るαトラックについては Ⅴ字 トラックは得 ら れ ないだろ うか.Anに於てはRn,Tnと事情 が多少異 り,AcAが1.83×10 3秒 とい う極 めて短 い半減期 のためTnの崩壊 に続 いて 直 ちにAcAが崩壊す る.その結果AcAは放射 性沈澱物 として乾板上 に附着す る以前にAcB とな りあたか もAnの如 きガス と同 じ く空 気 中に浮遊す る.その結果,An系の もの は す べて単一αトラックで Ⅴ字型のαトラックは 極 めて偶然の もので あろ う. カー ノタイ トの 結果で見 ると放射源 に極 めて近 い ものでは単 一αトラックはAn,AcA,AcCの飛程 に相 当す る ものが多い. 温泉沈澱物 についてはAnのえい きょうが 見 られ るか ど うかは第4図 を しらべ て見 る必 要が あ る. これによる とAnはな くRnとTn10 早瀬一一 :三朝附近の花 樹岩の放射能 的特徴 と三朝温泉沈澱 物の放射能 のみである.これは恐 ら くRnがRa又 は
Ⅰ
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として存在 しThとともにTn,Rnを放出す るためであろ う. 花尚岩,温泉沈澱物,放射能泉の関係の考察 先に花尚岩の項で述べた如 く三朝附近の花 尚岩は二次的な風化 した鉱物 中 に,叉 赤 褐 負,黒色の黒雲母風化物中に放射性物質を含 有 している. この様な花尚岩が存在す る地域 に温泉がある場合,花尚岩中よ り放射性物質 又はそれ らの放射性娘元素を溶出す ることは 極 めてあ りうることと考えられ る. この様に 温泉水中にとか し込まれた物質が花尚岩中の 節理や微細 な割 日中に温泉沈澱物 として沈着 した場合,温泉水中に多量のRn,Tnが浴 し 込 まれるであろ う.同一温泉にて も場所によ りRn,Tnの差があるのはこれ ら沈澱物の存 在す る点か ら地表 までの距離 と温泉水の速度 によるものであろ う.三朝の鉄マンガン質温 泉沈澱物は温泉水中のRnTnの源である. (附 現在筆者は花 尚岩中の節理,微細な割 目等に屡々見 られ る鉄マンガン質物質の放射 能 を研究中であるが,これ らの ものは常に或 る程度放射能を もっている.) 質 疑 応 答 斉 藤 (東 大) 大橋 'Jj沈澱物 は最初調べ た とき世界第2位 の値 であったが (1位 はGastein), 今度 の ものはお そ らく世界第1位 で あ ろ う. Ac系の ものの研究方法 は面 白い. 山 根 (島梶大) 花 尚岩 のSamplingとその む らは どの程度 か. 早 激 大体200-300m につ き一点 を とった. む らは少 しはあ るが大 きくない. 放 射性温泉の もとは花 樹岩で,Uのdaughterelementが とけ,それ がは こぼれて来 ると考 える.
杉 浦 (金訳大) 沈澱 物の鉱物組成 は ど うか.
早 瀬 鉄 及マ ンガン質 の ものだが, まだはっ き りわか って居 ない.
