広島を訪ねる（２）

広島大学の東広島キャンパスは、とにかく「ばかでかい」。一つの会場から別の会場に移動するだけで１５分はかかってしまうのではないか？キャンパスの真ん中にはこの地域特有の溜め池があって、漱石の草枕に出て来た山間の桜の場面を思い出させてくれた。このとき、広島は桜の始めだった。

広島大学の「ぶどう池」

キャンパスは自然がよく残っていて、山の斜面をそのまま土がむき出しのままにしてある。地学の先生からのアドバイスなんだろうか？不整合面が観察できる露頭が残されていて、説明板が設置されていた。とても勉強になる。

それによると、この地域は花崗岩の母岩に、堆積層が乗っかっているのだそうだ。たしかに、この周辺の丘のような山々の所々には花崗岩の露頭があった。広島の自然放射線量が高いのこの母岩のせいだ。花崗岩は風化すると鉄分が出てきて、土を赤っぽく染めるようで、大学内の崖は赤い色をしている場所が多かったのが印象的だった。大学の中にはこのような崖があちこちに残っていて、調査がやりやすかった。

キャンパス内にある断層の露頭とその説明板

土壌サンプリングと線量を測定した場所も同じような場所で、赤い土が特徴的だ。実は、東広島の民家の屋根瓦を見ると、ほとんどが赤というかオレンジ色をしている。これもこの土地の土を使って焼いた瓦だからだろう。この赤い屋根瓦は西条瓦というそうで、明治の頃より普及しているとか。

調査地点の様子
DoseRAE2は0.15μSv/hを示した。

この日はしとしと雨が終日降っていた。もしかするとビスマス214の影響があったのかもしれないが、それでも0.15μSv/hというのは結構高い線量だ。これは原爆の影響が残っているからでもないし、福島原発の放射性プルームがここまで到達したのでもない。大地の持つ自然放射能の影響のはずだ。結論はベクミルでγ線のスペクトルをみてみれば出る。

ちなみに、福島原発からの放射性セシウムによって土壌が汚染された東大本郷キャンパスでは0.13μSv/h、同じく汚染の強い渋谷の代々木公園が0.12μSv/hなどという測定結果がこれまでに出ている。（東大はほぼ2000Bq/kg、代々木公園は1600Bq/kgの放射能が土壌から検出された。）

広島市の中心部は、東広島キャンパスからは結構離れていて、残念ながらなかなか気軽にいくことができなかった。そこで、広島のホテルに滞在した同僚に調査測定を依頼し、代わりにやってもらうことにした。この日と打って変わり、汗ばむような春の一日となった晴天の下での調査となったらしい。

私はというと、広島見物は、雨の降る中、車で中心部を駆け抜けただけとなった。原爆ドームや広島城も車内から見ることはできたが、広島の中心街は駐車場を見つけるのが大変で、車を止めてゆっくり歩き回ることができなかった。（駐車場は大きいのがあるのだが、平和公園からは結構歩く距離にある。雨降りの日にはちょっとキツいものがあった...）また、広島の「右折レーン」という独特のローカルルールに少し戸惑ったのもある。路面電車も走っていて、ちょっとパニック状態となった場面もあったかもしれない。それにしても、右レーンをがら空きにして、左レーンにぎっしりと車が並ぶというのは、いったいなんなんだろう？

広島市の調査へ続く

Dorsetでの化石採集：つづき

成果が少なかったので、さらに海岸線の続きを探索する。こちら側はGreen Ammonite Bedという地層が現れてくる場所で、先ほどのBelemnite marlの上層、つまり新しい層に相当する。この層からは、大きめのアンモナイトが産出するので当たると大きい。

このあたりで出る大型のアンモナイトはAegocerasという種類で、アンモナイトの体が収まっていた付近には、死後に砂や泥が入り込み、海底に沈んでも水圧や土圧で潰れ難い。一方、中心部は空のままになるので圧力で潰れてしまう。その結果、殻の外周部のみが化石となって残り、あたかもソーセージのようになる。この地層からは「ソーセージ」は結構たくさんとれるが、完体の化石を取るのはなかなか難しい。今回は、残念ながらソーセージだけとなった。

Aegoceras。中心部は潰れ、泥が入っている。

この付近に嵐が来た翌日などには、砂浜の砂が大きくえぐられ、下からBelemnite marlが露出することがある。そんなときは、大物でかつ完体の標本がざくざく取れる。またベレムナイトの完体や、大きめの黄鉄鉱のアンモナイト化石なんかも出たりする。今回は、そんな化石ではなく、雑魚ばかり。しかし、採集した貝殻の化石でも、日本に持ち帰れば、「お宝」だ。なんともいっても、ジュラ紀の貝だから！

二枚貝（？）の化石。泥の中から採集。

またこの地層からは、黄鉄鉱(pyrite)や石膏（gypsum)などの鉱物も採集できる。前者は、酸素の少ない泥の奥底に住む細菌の活動によって生成されたものだし、後者は海水成分が火山の噴出などによって、地中の裂け目(vein)に晶析したものだ。生物の死骸が分解されて、黄鉄鉱と化したものは浜辺に無数に転がっていた。また、石膏の中でも透明度の高い結晶はセレナイト(Selenite)と呼ばれるが、今回はそれを採集することができた。（ただ、結晶が割れた隙間に泥が入りこんでしまい、透明度は今ひとつだった。）

Seleniteの結晶。

今回借りたレンタカーの写真を載せておく。Vauxhall(現在はOpel/GMの英国子会社）のCorsaの新型。1.4Lだったが、結構良く走ってくれた。

Vauxhall Corsa @ Jurassic coast

一ノ渕のフズリナ：化石？

炎天下、一ノ渕の露頭下にて、転石をもくもくと確認する。白っぽい石が石灰石なのだが、まったくフズリナの気配が無い。いったいどうやってみつければいいんだろう、と途方に暮れる。仕方ないので、ジュラ紀の頁岩でも拾って帰ろうか、と茶色っぽい石にも興味を振り向けた。と、そのとたんに、綺麗なへき開面を持った石が目に留まる。色は茶色だが、方解石のような結晶に見える。おそらく、泥が混じったのだろう。

黒っぽいが、きれいな「へき開面」を持った方解石か？
さらによく見ると.....

この石、よく見ると、白い斑模様が浮かんでいる。さらにその模様は細い格子状の黒い線で仕切られている。なんか変な感じがする...待てよ、もしかしてこれがフズリナか？ハッキリはわからないものの、石の模様にしてはどうも幾何学的すぎる。拡大写真は下。

格子模様はフズリナか？

まだ、これ一つでは何とも言えないが、次の採集ではこの色の石をチェックしてみようと思う。というのは、今まで狙っていたのはもうちょっと白い石だったからだ。そして、この白色の石灰岩を見る限り、フズリナの痕跡は皆無だった。

上の標本がフズリナかどうかは断定できないが、次の採集で何を探すべきか目標ができたのは、大きな収穫だと思う。

白いタイプの石灰岩。フズリナはまったく無い。

実は、今回は黄鉄鉱も採集できた。蛇紋岩中に結晶化したタイプ。これはおそらく上流の石堂（アンモナイトやトリゴニアが出るところ）あたりの蛇紋岩が、抜井川によって流されてきたものだろうと思う。この辺りは、大日向鉄山もあるし、鉱物も化石も豊富に産出するのでとても楽しい。

蛇紋岩中の黄鉄鉱

この後、佐久市の駒場公園（の木陰）で放射線量を測定した。無害なレベル。（海瀬では暑すぎて、１０分も測定し続ける気力はなかった....)

連休の地学散歩

フォッサマグナはかつて海峡だった。そのど真ん中にあった大きな島が、現在の関東山地だという。その西の縁に当たるかつての「浜辺」は、現在、信州の山奥にある。八風山近くのとある山に今日は出向いてみた。珊瑚の化石がでると聞き、浮き足だったのだが、今日は採集せず現地の様子見をするだけにした。

小さな渓流に沿って谷をつめていく。谷が分かれ、山に囲まれる。露頭を見ると凝灰岩、特にこの辺りはグリーンタフ（緑色凝灰岩）が目立つ。この岩石は火山灰等の堆積物だが、特に海に降り積もったものと言われている。海水のミネラル成分によって色が緑色になったのだろうか？軽石風の凝灰岩や、大谷石などと違って、ここのグリーンタフは結構固い。キメも細かく、薄い緑色がとてもきれいだ。

凝灰岩の上にあるのが砂岩の地層で、ここから海の生物の化石が出るらしい。今日は、真っ黒で固い砂岩が川沿いに転がっているのだけを確認した。しかし、この砂岩は固すぎて、化石は含んでいる様には見えなかったが。

砂岩の地層の上が溶岩。節理が進んでおり桂林に似た奇岩風景を形成していた。（もっとも、桂林の山は石灰岩で、かつての珊瑚礁だと思うが。）いつか登ってみたい。

写真からも分かるように、木々の新芽が芽吹き始めている。谷川の入り口にあった小さな村は桜が満開だった。時折花びらが流れの方へ、はらはらと散っていく様は、夢の中のよう。遠くで鶯が鳴いた。

鶯や　散り落つ川の山桜

ガイガーカウンターで放射性鉱物を測定する（埼玉の小松菜も）

次に、ラジウムを豊富に含む重晶石の一種（Hokutolite)を測定してみた。これにはバチバチ反応した。メーターリードは1〜10μSV/H程度を示す。ラジウムはα崩壊するが、崩壊後の原子核も放射性物質となり、安定核である鉛２０６に辿り着くまで、α崩壊を５回、β崩壊を４回行う。アルファ線、ベータ線、ガンマ線、反ニュートリノなどが飛び出してくるが、もちろん測定するのはβとγ。そのエネルギーレンジは0.064MeV(鉛２１０のベータ崩壊）から7.83MeV（ポロニウム２１４のアルファ崩壊）に渡る。

Hokutoliteからの放射線を測定中。

最初のα崩壊、つまりラジウムの放射性崩壊は

²²⁶₈₈Ra　→(α:1601y)→　²²²₈₆Rn

で、半減期が１６００年ほど。アルファ線とガンマ線を放出する。ガンマ線の最大エネルギーは4.87MeV。

ところで、このガイガーの較正に使用されている、セシウム137はβ崩壊して、まずはバリウム１３７の励起状態に遷移する。続いて、電磁放射で、0.662MeVのガンマ線を遅れて放出する(delayed gamma ray)。このγに合わせて測定部分は調整されている、ということの意味を考察してみよう。

4.87/0.662 = 7.3565...だから、ラジウム２２６がα崩壊する際に出るガンマ線は、セシウム１３７のガンマ線の約７個分のエネルギーを持っている、ということになる。DX-2が認識するエネルギーは7 × 0.662=4.634(MeV)となるから、この場合の誤差は(4.87-4.634)/4.87 *100 = 4.8%となる。

4.634 (MeV) = 4.634 * 1.6×10^-13 ジュール = 7.4 ×10^-7 (μJ)である。この放射エネルギーを受け取る人間の体重を６０kgと仮定すると、対応する線量は7.4 ×10^-7/60 (μJ/kg)=1.2×10^-8μ Gyとなる。

次に、この放射線が１秒間に何回放出されるか推定しなくてはならない。較正に使ったのはセシウム１３７（半減期τ=３０年）なので、それを用いてみる。まず、t=０でN₀個のセシウム１３７があったとして、ここから放射線が飛んでくるとする。t秒後の時点で飛んでいった放射線の個数は、半減期の定義から、

N(t)=N₀(1-2^-t/τ)　

となる。t<<τとしてテイラー展開する。2^-t/τ=e^{-t ln(2)/τ}だから、

2^-t/τ〜1-ln(2) t /τと近似できる。したがって、

dN(t)/dt = N₀ ln(2)/τ

が得られる。

仮に、線源のセシウム１３７が1.37×10^-2マイクログラムあったとすると、放射速度は4.5×10⁴ (１／秒）と計算される。

この割合で１時間放出し続けると、、1.2×10^-8 * 4.5×10⁴ * 3.6×10³ = 1.9 μGy/h。ベータ線もガンマ線も、実効係数は１だから、結局おおよそ毎時２マイクロシーベルトという結果になって、測定結果とだいたい合う。

というか、測定結果に合うように、放射速度を仮定した....この仮定はかなりいい加減だから、出て来た結果には注意しなくてはならない。逆に見れば、測定結果に合わせるためには、鉱物中に0.0014マイクログラムのセシウム１３７に相当する放射能がある、ということだ。（極微量と考えるべき量。）

実際の崩壊はもっと複雑で、５つのα崩壊と４つのβ崩壊を組み合わせ、しかもそれぞれの寿命が１６４マイクロ秒のものから１６００年のものまで多岐に渡る。つまり、エネルギーや線量で結果を表示するガイガーカウンターの数値は、あまり信用しないほうがよさそうだ、という結論だ。ただ、自分自身で、各々の崩壊を正しく分析し、注意深く較正曲線を作り直して使えば、結構いい予測ができる可能性もある。

最後に、さいたま産の小松菜および茨城県の工場で加工したジュースの放射線の測定してみた。結果はバックグランドと同程度、つまり０μSvであった...（福島産のほうれんそうを是非入手して測定してみたい。）

ガイガーカウンターで放射性鉱物を測定する

大学にあるガイガーカウンターで、放射能を持つ重晶石からの放射線を測定をしてみた。現在、世界的に、ガイガーカウンターは品切れ／在庫切れの状態で、手に入れるのが大変らしい。

放射性鉱物を測定中のガイガーカウンタ。
１マイクロシーベルト／時を示している。

このガイガーカウンターはアメリカITS社のDX-2という製品で、β線とγ線を測定できる。とはいうものの、較正をCs-137のγ線で行っているため、他の放射線に対しては結構な誤差があると思われる。仕様書によると、その精度は±20%だというから案の定である。（感度はCs-137に対して最も良く、その値は250 cpm / 0.1mR/hr (10µS/hr) 。１分間に２５０回以上放射線が来ると測定できなくなってしまう、という意味だろう。）

Wikipediaによると、ガイガーカウンターというものは、そもそもは放射線の個数を計測するものであって、放射線のエネルギーを測定するものではない、とある。（バーのカウンターとか、カウンターパンチとか、カウンターにはいろんな意味があるけど、ここでは「数を数える」という本来の意味。）このコメントには強く同意する。というのは、実際に売られている（安い）ガイガーカウンターを見ると、線量（つまりエネルギーに相当）で結果を表示するものが多く、前々から何か変だなと思っていたのだ。

これを可能にするには、計測個数と線量を関係づける関数を仮定して線量を推測しているはずだ。この関数は、較正実験を通して近似的に求めているようで、そのために素性のよくわかったセシウム１３７やコバルト６０の放射線（γ）を用いて実験を行っているらしい。つまり、安いガイガーカウンターで測る線量の数値は、あまり信用できないと思った方がいいだろう。ただし、放射線の有無を確認したり、相対強度を調べたりする程度であれば、十二分に用を足すと思う。そういえば、学生のころの学部実験で、コバルト６０を使って較正曲線を作ったのを思い出した。今居る大学には放射線管理区域はないので、放射性物質であるCs-137やCo-60のサンプルは保有できない。

さて、大学の鉱物標本の中にウランを含む鉱石（さすがに天然ウラン鉱石ではない！）があったので、まずはそれにガイガーカウンターを近づけてみた。結果は反応無し。

ウランの崩壊形式はα崩壊（ほぼ１００％）と自発核分裂（ほぼ０％）、つまり出す放射線はα線、γ線、そして中性子線など。このガイガーではアルファ線と中性子線は検出できないから、α崩壊時に出るγ線が頼りとなる。しかし、その崩壊寿命は４５億年もあるので、鉱石中のウラン原子核の数が少ないと、ほとんど崩壊する場面にはでくわさない、ということだろう。（実際、この鉱石の大きさは手のひらサイズ程度しかないし、しかもウランは不純物として入っている程度だろうし。）

ラジウムの測定へとつづく。

正月、スキー場にて

雪の少ないスキー場に行ってみた。山道にはほとんど積雪はなかったが、日陰は凍っていた。せっかくの新車もスリップしたら、一瞬でお陀仏。かなり緊張したが、なんとか山腹の駐車場まで来ることができた。

前日から雪は断続的に降っているが、降っては日が照って溶けてしまい、なかなか積もらない。このスキー場も例外ではないようで、人工雪を作っては見たが途中であきらめたようだ。客は無く、リフトは停止していた。スピーカーから大音量で古いポップスが流れていた。この状況で、強引に営業してる気配...さらに驚いた事に、アナウンスで「迷子のお子さんのお知らせ」が流れる。こんなガラガラのスキー場でどうやったら迷子になれるんだ？と思ったが、多分北斜面のゲレンデには雪も客も一杯あるのかもしれないな、と想像してはみたが、周りの山の様子を見ると、それはちょっと苦しい想像であった。



「新雪」とはいえ人間には案外結構きつい傾斜で、滑ってぶざまに尻餅をついたりしているところを、一緒に連れてきた犬は、何の苦もなく、喜びカケズリまわっていた。「４WD」はさすがに雪道に強いね、などと感心しても、さすがに真似する訳にもいかず、四苦八苦しながら先に進む。



このスキー場のある山は安山岩が母岩のようで、風化した安山岩の露頭が顔を覗かせていた。この近くには鉄平石が産出するところもある。こちらは、板状節理した安山岩で、高級な庭石（敷石など）となる。この露頭も節理構造は見えたが、残念ながら庭石にするほどのきれいなものではなかった。いずれにせよ、この辺りは溶岩が冷えて固まってできた地域ということである。



山を下り、里へ下りた。実は、この麓の村はこの犬の里である。かつての主に正月の挨拶にいったら、見事なくらい、きれいさっぱり、我々のことを忘れていた。脱力す。そこから望んだ浅間山はきれいだった。いつものごとく煙を出す白い浅間は、やっぱり冬本番の象徴なり。