2018 Fiscal Year Annual Research Report
Fundamental study on reliable radiocarbon dating and diet reconstruction of cremated bones, and its extending to archeological field
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18H00756
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
南 雅代 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (90324392)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
若木 重行 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 技術研究員 (50548188)
淺原 良浩 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (10281065)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 火葬骨 / バイオアパタイト / 放射性炭素年代 / Sr同位体比 / 食性解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、有機成分のコラーゲンを用いて炭素14年代測定ができない火葬骨に対し、無機成分のバイオアパタイトを用いて炭素14年代測定を行うとともに、ストロンチウムSrとカルシウムCaの元素比、ならびにSrの三つの同位体（86Sr、87Sr、88Sr）の比を用いて生前の食性の情報を得る手法を確立することを目的としている。H30年度は、骨へのSrの取り込み過程解明のための予備実験と、いくつかの火葬骨試料に対して炭素14年代測定を行なった。
予備実験では、現生イノシシの大腿骨をいくつかの小片に切り分け、異なる温度で加熱した後、粉砕し、84Srが濃縮した炭酸Sr溶液中に浸して、Sr交換の様子を調べた。その結果、300℃、600℃で加熱した骨においては、1週間以内にSr同位体比の顕著な変化が起こり、Srの交換が起こっていることがわかった。一方、900℃で加熱した骨においては、半年経っても、Srの交換が生じないことがわかった。本予備実験の結果から、実験に用いる骨片をあらかじめ粉砕し、均質化した後に、加熱した試料を用いる必要があることも明らかになった。
考古試料を用いた検討においては、滋賀県多賀町の敏満寺遺跡石仏谷墓跡から出土した火葬人骨、アゼルバイジャンのギョイテペ遺跡から出土した被熱獣骨、奈良県唐招提寺西方院五輪塔地下から出土した證玄和尚とされる火葬骨の炭素14年代測定を行なった。その結果、石仏谷墓跡から出土した火葬人骨、證玄和尚とされる火葬骨は、いずれもアパタイトの結晶度が高く、得られた年代は推定年代と一致した。一方、ギョイテペ遺跡の獣骨は、アパタイトの結晶度が悪く、推定年代よりも数百年若い年代が得られた。アパタイトの結晶度が悪い骨は土壌からの汚染の影響を強く受ける可能性があり、炭素14年代測定を行う際、アパタイトの結晶度は、年代の信頼性の有効な指標となることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、①現生獣骨を用いた骨のSr・Cの取り込み過程解明実験、②さまざまな動植物のSr/Ca元素比・Srの三つの同位体（86Sr、87Sr、88Sr）の比の基礎データの集積、の2点の基礎研究、③考古遺跡から出土した火葬骨にこの手法を展開する応用研究、から構成される。H30年度当初は、①骨のアパタイトの結晶度がどの程度であれば、骨中に生体由来の情報が保持され得るのか、②火葬骨から食性情報を引き出す手段として、Sr/Ca元素比、Sr三同位体比指標が有効かどうか、の2点の基礎研究を主として進める予定であった。
①に関しては、まず、現生イノシシ骨を用いて予備実験を行った。現在、予備実験で得られた知見をもとに、現生イノシシ骨を生のまま粉砕し、それを、加熱なし、300℃、450℃、600℃、750℃、900℃加熱用に6等分し、均質性を確保した上で、本実験を開始しようとしているところである。②に関しては、試料の入手に時間がかかり、あまり進めることができなかった。試料が揃い次第、分析に取りかかる計画を立てている。
一方、当初の予定にはなかったが、③の応用研究に関して、考古骨試料が次々に入手できたこともあり、精力的に研究を進めることができた。その結果、日本の酸性土壌と、周辺に石灰岩が分布する地質をもつアゼルバイジャンのアルカリ性土壌では、火葬骨が埋没土壌から受ける汚染の影響が異なることが明らかになった。この結果は、高確度な炭素14年代を得るためには、骨のアパタイトの結晶度をチェックするほか、土壌の汚染の影響を見積もる指標が必要であることを示しており、今後の研究を進める上で鍵となる結果である。現在、骨試料の微量元素分析を行い、土壌の汚染の指標となり得る元素を探している。
以上のように、本研究は、現在まで、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
①昨年度から準備を進めている骨のSr・Cの取り込み過程解明実験を本格的に開始する。本年度は、予備実験の結果に基づき、もっと詳細に骨中の同位体交換の様子を探るため、300℃、600℃、900℃に加え、450℃、750℃で加熱した骨粉ならびにアパタイト粉末を、均質性に十分に留意して調製し、84Srが濃縮した炭酸Sr溶液に浸す実験を行う。実験開始後、1日後、3日後、1週間後、2週間後、1ヶ月後、3ヶ月後、半年後、1年後に骨粉及びアパタイト粉を取り出し、84Sr/86Sr及び炭素14濃度、δ13Cを分析し、時間経過に伴ってSr及びCが取り込まれる速度を見積もる。さらに今後、骨片に対して、同様の実験を行い、骨表面からSr及びCが取り込まれる深さ、取り込む速度等について、詳細に追跡していき、骨のアパタイトの結晶度とSr・Cの取り込みの速度の関係を明らかにしていく。 ＜淺原・南が主として実施＞
② いろいろな栄養段階の動物のSr/Ca、Sr三同位体比を測定するとともに、その動物の生育地周辺から採取した植物、土壌のSr/Ca、Srの三同位体比を測定し、それぞれの関係を明らかにする。様々な動植物のSr/Ca・Sr 三同位体比の基礎データを蓄積する。 ＜南・淺原・若木が分担して実施＞
③昨年度炭素14年代測定を行なった敏満寺遺跡石仏谷墓跡から出土した火葬人骨、唐招提寺西方院五輪塔地下から出土した證玄和尚とされる火葬骨に対し、Sr/Caの元素比、Srの三同位体（86Sr、87Sr、88Sr）の比を測定し、得られた値を組み合わせて生前の食性の情報を得る試みを行う。新たに、大阪府松原市の立部遺跡から出土した火葬骨に対しても分析を行なっていく予定である。 ＜若木・南が主として実施＞
得られた結果を、国内学会、国際学会で積極的に発表していく。関連分野の研究者と議論した内容を踏まえ、論文として公表していく。
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[Journal Article] 87Sr/86Sr age determination by rapidly formed spherical carbonate concretions.2019
Author(s)
Yoshida, H., Asahara, Y., Yamamoto, K., Katsuta, N., Minami, M., Metcalfe, R.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 9
Pages: 1003
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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