| 研究成果の紹介 |
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| 文化財研究施設を使用して行った研究成果の一部（図表・写真など）を紹介します。 |
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[目次]
日本における黒曜石の産出状況 >>
明治大学和泉校地遺跡の黒曜石原産地同定 >>
土器片に付着した赤色顔料の分析 >>
「三角縁神獣鏡」の元素分析>>
八丈島で発見した姶良Tn火山灰（AT） >>
漆樹液の成分組成分析について >>
日本古代の墨の粒子観察 >>
シマサルスベリ花粉の電子顕微鏡写真 >>
長野県鷹山遺跡の黒曜石定量分析 >>（準備中）
明治大学駿河台校地で観察された関東ローム層 >>（準備中） |
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| 日本における黒曜石の産出状況 |
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| 明治大学文化財研究施設では、石器時代に石材として利用された黒曜石の原産地調査を行っています。これまでに現地調査を行った黒曜石産出地（パーライト等を含む）は日本全国で約450地点に及びます。これらの黒曜石の産出状況を地形学的・地質学的視点から概観してみました。 |
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図1. 日本における黒曜石産出地
日本の地図上に主な黒曜石の産出地を記入してみました。日本列島において黒曜石を産出するのは、火山フロント西側にある新第三紀〜第四紀の火山体または火山岩分布地帯で、主に流紋岩質の噴出物中に認められます。しかし、これらの産出地のすべてが石器時代に石材採取の対象となったのではありません。石器に加工するのに都合が良い黒曜石産出地から選択的に採取されました。(図はクリックすると新規ウインドウで拡大表示します。)
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図2. 黒曜石の産出状況
黒曜石は噴出源である火山体を中心とした一次産出地と河流や海流によって運ばれて堆積した現河床、現海浜、段丘、台地、丘陵などの二次産出地があります。湧別沖ではオホーツク海海底から黒曜石の円礫が漁網に掛かって上がってきます。
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図3.「霧ケ峰地区」における黒曜石の産出状況
長野県霧ケ峰周辺には黒曜石を産出した岩脈（火道）が各所に認められます。この図は黒曜石の産出地と地形・水系との関係を表したものです。石器時代には黒曜石を直接噴出源（一次産出地）まで行って採掘したほか、河床など（二次産出地）から採取した場合も多かったと考えられます。
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図4.「白滝地区」における黒曜石の産出状況
北海道紋別郡白滝村は日本における最大級の黒曜石産地です。黒曜石は山頂部や尾根筋に溶岩流として堆積しています。ヒグマの生息地なので黒曜石の採取には注意が必要です。
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| 次に黒曜石の産出状況を写真で紹介します。 |
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写真1．霧ケ峰、東餅屋の黒曜石露頭。黒曜石の岩脈が露出する。 |
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写真2．霧ケ峰、東俣（芙蓉パーライト採掘場坑内）における黒曜石の産状。 |
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写真3．白滝、赤石山山頂における黒曜石の産状。黒曜石の礫が散乱。
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写真4．白滝、八号沢露頭。有名な黒曜石原産地の1つである。 |
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写真5．神津島、砂糠崎における黒曜石の産状。黒い帯状の部分が黒曜石。
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写真6．八ケ岳、麦草峠における黒曜石露頭。黒曜石の岩脈または溶岩流である。
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写真7．姫島、観音崎の黒曜石露頭。灰黒色の黒曜石岩脈である。
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写真8．姫島、観音崎における黒曜石の産状。礫塊状の黒曜石が認められる。 |
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写真9．長門町、鷹山川河床に露出する黒曜石の産状。 |
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写真10．隠岐島、久見における黒曜石の産状。黒色のブロックが黒曜石である。
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写真11．三国町、安島における黒曜石の産状。白色の礫が風化した黒曜石。 |
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写真12．佐世保市、針尾中町における黒曜石の産状。黒曜石の礫が散乱する。 |
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| ※［文献・資料］杉原重夫（2003):日本における黒曜石の産出状況−黒曜石原産地調査−．駿台史学，117 号,159-174（文章・挿図等を一部修正しました） |
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| 明治大学和泉校地遺跡の黒曜石原産地同定 |
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| 1987年に明治大学和泉校舎（東京都杉並区永福1丁目9番1号）の第一校舎建設にともなう遺跡の発掘調査が行われ、旧石器時代の黒曜石製のナイフ形石器、尖頭器などが姶良Tn火山灰より上位の立川ローム層中から発見されました。これらの黒曜石遺物について蛍光X線分析装置（RIX1000)による産地同定（定性分析）を行ったところ「霧ケ峰地区」（長野県霧ケ峰周辺）と「箱根地区」（神奈川県箱根周辺）から産出したことが明らかになりました。「霧ケ峰地区」では星ケ台・星ケ塔産が多く、僅かに（1試料のみ）高松沢産が含まれていました。「箱根地区」ではすべて畑宿産でした。図1、図2に黒曜石の原産地判別図（一部分）を示します。この判別法は沼津工業高等専門学校の望月明彦教授により考案されたもので、原産地を視覚的に判別するのに便利な手法です。 |
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| ※［文献・資料］明治大学和泉校地遺跡発掘調査団(1988)：明治大学和泉校地遺跡発掘調査報告書 76p．2002年度明治大学文化財研究活動による |
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| 図1. 黒曜石原産地判別図（IZU-1 グループのRb分率およびSr分率） |
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| ▲図1-1．黒曜石の原産地判別図（Rb分率） |
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▲図1-2．黒曜石の原産地判別図（Sr分率） |
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| 図2. 黒曜石原産地判別図（IZU-3 グループのRb分率およびSr分率） |
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▲図2-1．黒曜石の原産地判別図（Rb分率）
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▲図2-2．黒曜石の原産地判別図（Sr分率） |
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| 土器片に付着した赤色顔料の分析 |
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| 千葉県市川市姥山貝塚出土の縄文時代後期（？）の土器片について蛍光線分析装置（RIX1000)とX線回折装置（RINT2200) を使用して、赤色顔料の分析を行いました。表1は土器片から検出された各元素のX線強度で、赤色顔料が付着した面では鉄（Fe) とカルシウム(Ca)の強度が強く、これらの元素を主成分としていると考えられます。またX線回折図形からは赤色顔料が付着した面にヘマタイト（Hematite）が検出され、ベンガラが顔料として用いられていることが明らかになりました（資料提供：市川考古博物館）。(図表はクリックすると新規ウインドウで拡大表示します。) |
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| ▼表1．土器片から検出された各元素の蛍光X線強度 |
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| ▼図1．土器片表側（赤色顔料付着面）から得られたX線回折図形 |
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| ▼図2．土器片裏側（赤色顔料付着なし）から得られたX線回折図形 |
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※図1・2ともＨ：ヘマタイト（Fe2O3)､ Ｑ：石英(SiO2)、Ａ：灰長石(CaAl2Si2O7)
［文献・資料］2002年度明治大学文化財活動による |
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| 「三角縁神獣鏡」の元素分析 |
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| 三角縁神獣鏡については、三世紀頃に魏帝が邪馬台国の卑弥呼に下賜した「銅鏡百枚」にあたるという説があります。三角縁神獣鏡は、これまでにも日本の古墳からしばしば出土していて同範鏡も多くいのですが、中国では一面も出土していません。このため日本国で製作された倣製鏡か、それも渡来工人によるものなのか、また日本向けに中国で鋳造された舶載鏡かなどさまざまな議論があります。この三角縁神獣鏡（直径22.1cm) は本学考古学博館に収蔵されている古鏡の一面で、その文様の内容と形状等から舶載鏡とされています。この鏡の表面を大型蛍光X線分析装置(RIX3511) によって元素分析（定性）を行ったところ、銅(Cu)と錫(Sn)と鉛(Pb)を主成分とする合金で、このうち銅(Cu)と錫(Sn)が多く、鉛(Pb)が比較的少ないことが明らかになりました。舶載鏡と倣製鏡には元素の主成分組成に違いがあるとされていて（沢田,1988 ）、元素組成からも、この三角縁神獣鏡が舶載鏡である可能性が指摘されます。 |
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| ※［文献・資料］沢田正昭(1988)蛍光X線分析の文化財への応用−青銅鏡の材質分析−。理学電気ジャーナル,19,1-9．2002年度明治大学文化財研究活動による |
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表1．蛍光X線分析で検出された各元素のX線強度 |
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| 元素 |
強度(kcps) |
含有率(wt%) |
ナトリウム／Na
マグネシウム／Mg
アルミニウム／Al
ケイ素／Si
リン／P
硫黄／S
カリウム／K
カルシウム／Ca
鉄／Fe
銅／Cu
ヒ素／As
銀／Ag
錫／Sn
アンチモン／Sb
鉛／Pb |
0.066
0.100
1.826
3.314
1.014
0.470
5.096
65.902
1.001
229.67
1.040
1.424
25.644
0.845
19.065 |
0.93
0.40
3.8
6.0
1.3
0.32
0.56
5.3
0.34
39.
0.99
0.25
34.
0.30
7.0 |
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| 八丈島で発見した姶良Tn火山灰（AT） |
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| 1985年8 月、八丈島へ火山調査に訪れた際、悪天候のため飛行機が欠航したことから暇潰しに車で島内の巡検を行ったところ、島の南東部（末吉付近）の露頭において、地質層序の編年を行う上で重要な示標となる姶良Tn火山灰（通称：AT）を発見しました。関東・中部・伊豆諸島でATが肉眼で観察できる機会は余り多くはありません。ATは約25,000年前に鹿児島湾北部の姶良カルデラから噴出したもので、噴出源から八丈島までの距離は900km 近くあります。ATの噴出した時代は最終氷期（酸素同位体ステージ2か3 ）において最も寒冷な時期にあたり、海水面は現在よりも約120m低下していました。なお、温度変化型屈折率測定装置(RIMS2000)でATの火山ガラスの屈折率を測定したところ、n=1.499-1.500(1.499)でした。これは、これまでに知られているATの屈折率測定値とよく一致します。走査型電子顕微鏡(JSM5410LV) でATの火山ガラスを観察すると、噴火の際の発泡状態によってさまざまな形態をしているのがわかります。(写真はクリックすると新規ウインドウで拡大表示します。) |
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▲ATの露頭写真（八丈島末吉付近）
左下にある白色の線がAT火山灰 |
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▲ATの火山ガラス （写真は杉原重夫撮影） |
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| ※［文献・資料］杉原重夫･小田静夫(1989)：八丈島東山（三原山）火山のテフラ層中の姶良Tn火山灰･鬼界アカホヤ火山灰の発見とその意義。日本火山学会講演予講集（春季大会）,98．杉原重夫(1998):八丈島、東山火山のテフロクロノロジー。地学雑誌,107,390-420. |
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| 漆樹液の成分組成分析について |
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最近日本各地では遺跡等で漆の出土品が数多く見い出され、また南蛮貿易等で海外に輸出された漆工芸品が文化財として保存修復されているなど古い漆工芸品に対する関心が高まっています。そこで漆に関して樹液の採取から樹液成分組成の分析、塗膜の分析や電子顕微鏡写真など種々の検討を行なったので、その結果を以下にまとめました。漆樹液の顕微鏡写真は叶内敦子（文学部非常勤講師）、樹液の成分組成分析を宮腰哲雄（理工学部）と神谷幸男（博士後期課程））、塗膜の電子顕微鏡写真は関口千穂（博士後期課程）がそれぞれ担当しました。
漆樹液は8〜10年で直径10cm程度に生育した漆の木に傷を付けて、そこから滲出する樹液をあつめたものです（写真１）。樹液の採取は6月から10月中旬まで行なわれ、1本の木から約150〜200g程度得られます。この樹液には脂質としてウルシオールが55-70％、ゴム質が5〜10％、含窒素物が1.4〜2.8％、ラッカーゼ酵素が0.1％位、水が20〜25％含まれていて（表1）、油中水球型のエマルションを形成しています（写真２）。 |
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▲写真1．漆樹液採取の様子
（岩手県浄法寺付近） |
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▲写真2．生漆の顕微鏡写真 |
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←表1．漆樹液の成分組成
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漆樹液の木屑等を濾し分けて「生漆（きうるし）」が得られます。この生漆は水分が多いので、ゆっくりかき混ぜる「なやし」、「くろめ」操作により、水が蒸発し粘度が上がり、乳白色の生漆が透明性のある黒色の「クロメ漆」と呼ばれる漆液になります。
漆液の乾燥硬化は湿度の高い室（ムロ）の中で時間をかけて行なわれます。生漆は主に下地塗装に、クロメ漆は上塗りに用いられます。これら生漆とクロメ漆の乾燥硬化させた漆塗膜の断面を電子顕微鏡で観察すると、写真3と写真4に示したように、生漆は比較的大きな粒状物質の集合体であるが、クロメ漆は小さな粒子の集まりになっていることが分かります。これらは、脂質成分のウルシオールが、水に溶けているラッカーゼ酵素の酸化作用を経て塗膜になります。生漆は比較的大きな油中水球型のエマルションを形成していますが、クロメ漆はなやし、くろめ工程を経ることで小さなエマルションに変化したのち、ラッカーゼ酵素で乾燥硬化することに起因します。 |
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| ▼表2．ウルシオールの成分組成 |
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▼図1．ウルシオールのガスクロマトグラム
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▼図2．熱分解−ガスクロマトグラム／質量分析計による漆塗膜の分析結果
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この漆樹液の乾燥硬化は主として漆樹液中のウルシオールがラッカーゼ酵素の酸化と続いて起こる自動酸化で重合することから、塗膜の分析には、このウルシオール類を分析することで、漆の同定が可能になります。そこで熱分解−ガスクロマトグラフィー／質量分析計を用いて漆塗膜の分析を検討しました。
日本産の漆樹液から調製した塗膜を分析すると図2のようなパイログラムが得られます。これにウルシオール（分子量＝320）の構造情報としてm/z＝320、カテコール誘導体としてm/z＝123、フェノール誘導体としてm/z＝108のそれぞれのマスクロマトグラムと主な質量スペクトルを調べました（図3−4）。 |
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▼図3．m/z＝320のマスクロマトグラム
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▼図4．ウルシオールの質量スペクトル
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これらのことから樹液の脂質であるウルシオールの構造情報は塗膜からも得られることとなり、漆工芸品の分析、漆の同定に利用できることが分かりました。その応用として江戸時代の古い出土漆器片の分析を試みました。この分析によりm/z＝320よりウルシオール（分子量＝320）の構造、マスクロマトグラム m／z＝123からカテコール誘導体, マスクロマトグラム m/z＝108からフェノール誘導体の特徴が認められたことから、この器に用いられた塗料は漆で、その種類はウルシ属ウルシRhus Vernicifa であることが分かりました。
以上のように歴史的な漆工芸品や貴重な文化財としての漆器類を科学的に分析するために漆に関わる基礎的な情報、化学的な構造及び分析データの収集を行なっています。
※［文献・資料］「大学と科学」公開シンポジウム組織委員会編「海を渡った文化財」(1999)。宮腰、永瀬、吉田編著「漆科学の進歩」(2000)。Kamiya,Y. Miyakoshi,T.(2001) Journal Oleo Science, 50, 865-874。Kamiya,Y. Miyakoshi,T.(2000) Bull. Chem. Soc. Jpn., 73, 2621-2626。明治大学考古学博物館（2000）明治大学記念館前遺跡：255-267 |
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| 日本古代の墨の粒子観察 |
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墨は、煤と溶解した膠に若干の香料を練り込んで作られ、松材を燃焼して得られた松煙煤を用いた松煙墨と、植物性油・動物性油・鉱物性油を燃やして得られた油煙煤を使用した油煙墨とに大別できます。現在、日本では古代の墨は9 点出土しており、そのうち2 点と数点の墨書土器（下総国分僧寺出土墨書土器、等）について、当施設では走査型電子顕微鏡を使用して、煤の粒子観察を行いました。
写真1は平城京左京三条一坊十四坪出土の墨、写真2は平城京右京五条四坊三坪出土の墨の、それぞれの拡大図（50,000倍）です。これら粒子の大きさを計測したところ、古代（8 世紀）において使用されていた煤は、松煙煤であった可能性が考えられます。(写真はクリックすると新規ウインドウで拡大表示します。) |
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| ※［文献・資料］大川原竜一・山路直充「古代の墨」『古代の陶硯をめぐる諸問題』奈良文化財研究所・古代官衙集落研究会 2003年12月刊行予定 |
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| シマサルスベリ花粉の電子顕微鏡写真 |
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| これはシマサルスベリ（Lagerstroemia subcostata Koehne)の現生花粉を走査型電子顕微鏡で観察したものです。シマサルスベリは沖縄、屋久島、種子島のほか台湾などに自生する落葉高木樹です。化石としてサルスベリの仲間の花粉が産出した場合は、亜熱帯的な気候条件や景観が想定されます。走査型電子顕微鏡を使うと、シマサルスベリの花粉表面に半球状の突起が重なり合う構造を観察することができ、このような形態によって花粉の同定をより正確に行うことができます（写真撮影：神谷千穂）。 |
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| ※［文献・資料］2002年度明治大学文化財研究活動による |
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| 長野県鷹山遺跡の黒曜石定量分析（準備中） |
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| 明治大学駿河台校地で観察された関東ローム層（準備中） |
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