2021 Fiscal Year Research-status Report
化学分析と数理統計解析に基づく高精度かつ簡便な考古学石材の原産地推定法の確立
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19K21651
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
亀井 淳志 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 教授 (60379691)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
隅田 祥光 長崎大学, 教育学部, 准教授 (80413920)
岩本 崇 島根大学, 学術研究院人文社会科学系, 准教授 (90514290)
内藤 貫太 千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (80304252)
三瓶 良和 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 教授 (00226086)
芝 康次郎 独立行政法人国立文化財機構奈良文化財研究所, 都城発掘調査部, 研究員 (10550072) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2023-03-31
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| Keywords | 黒曜石 / 古墳 / 蛍光Ｘ線分析 / 原産地推定 / 数理統計解析 / 文化財科学 / 化学分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
三年次目では本研究の主力設備である蛍光Ｘ線分析装置（XRF）に不具合が生じた．そこで西南日本の黒曜石で獲得済みであった化学組成データを用い，原産地推定の手法開発に取り組んだ．昨年度の研究にて，(1)黒曜石に低濃度の元素は原産地判別図に不向きの可能性がある，(2)黒曜石原産地の代表的な組成データが少ない場合には判別に不確実性が生じる可能性がある，が予想された．これらを踏まえて検討した結果，隠岐・壱岐・朝鮮半島白頭山の黒曜石の判別にはSi, Ti, Mn, Rb, Zrを用いる方法が有用であり，北部九州各地の黒曜石にはFe, Mn, Ba, Sr, Zrが有用と判明した．これらを用いた原産地推定のための地球化学的判別図も作成できた．一方，クラスター解析ではオープンソース・フリー統計解析ソフト「R」による階層的クラスター分析で原産地推定法を検討した．上記の元素を用いた結果，汎用性に優れてかつ機能的な手法は，デンドログラムをウォード法で作図し，距離の計算は標準化ユークリッド距離で得るものであった．さらにクラスター解析では，クラスター数の決定で人為的な判断を要するため，エルボー法もしくはシルエット法による最適クラスター数の計算手法も検討した．これら既存の黒曜石データにより検討したクラスター解析手法は，主に昨年度に実施した島根県出雲地方に散在する石棺式古墳石材の原産地推定研究にも応用可能である．最後に，本年度ではXRFの更新を検討し，年度末には解決できた．本科研費の一部もこの更新に使用し，研究期間を１年間延長することで完遂できる見込みを得た．最終年度は分析データを揃えて研究をまとめる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本年度は，研究の主力設備である蛍光Ｘ線分析装置（XRF）に不具合が生じた．そのため研究の再計画や設備更新の検討など様々な予期しない事象が発生した．最終的にはXRFの更新作業に１年間を費やし，年度末にようやく解決を見た．一方で，後述する岩石の磁性や不透明鉱物に着目した予察研究が進んだ．しかしながら本課題の研究期間を１年間延長することは避けられない．進捗状況に関しては，遅れていると判断した．
隠岐の島を含む中国地方～九州地方の黒曜石原産地研究については，既存データを用いた解析手法の開発に取り組んだ．その結果，黒曜石の原産地判別に有用な元素を特定できた．また，ここで特定した元素による新たな原産地判別図を確立できた．加えて，同元素を用いたクラスター解析の手法確立にも成功した．ここではオープンソース・フリー統計解析ソフト「R」を用いた階層的クラスター分析を行い，デンドログラムをウォード法で作図した．距離の計算は標準化ユークリッド距離とした．これらの開発は当初計画の主軸である．本課題を１年間延長することとしたが，その間に分析数を充実させることで更に正確度の高い原産地判別法が期待できる．この解析手法は研究２年目に実施した古墳石材の原産地推定研究にも応用できる．
また，黒曜石の原産地判別では，予察的に磁化率を用いた判別法を試した．これは研究１年目で見出した古墳石材の磁化率に基づく原産地判別の有効性を参考にした．その結果，黒曜石の原産地判別にも一定の有効性が確認された．黒曜石の磁化率には主に磁鉄鉱等の酸化鉱物の量が関係するはずである．延長期間においては，反射顕微鏡による酸化鉱物の量や状態の観察も予定する．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究の１年延長期間では本課題の完遂に必要な黒曜石データ・古墳石材データの獲得を進める．また，３年次目にXRFの不具合で進展しなかった石材の化学的風化作用が及ぼす原産地推定への影響も検討する．研究の進捗によっては，３年次目に見いだされた黒曜石の磁化率と不透明鉱物の関連性も検討する．
以上より，出雲型石棺式石室に関して以前より議論のある石室伝来と６世紀中頃の石材調達・流通に係わる社会の解明に向けた理化学的研究成果を整理する．また西南日本の黒曜石原産地解析では，化学分析データに基づく正答率の高い解析法を確立する．これらの成果については解析手順を解説した論文公表を目指す．
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| Causes of Carryover |
本研究の主力設備である蛍光Ｘ線分析装置に不具合が生じ，この更新作業に１年間を要した．そのため最終的に必要であった試料分析が延期となり，当初予定額よりも小額予算での研究進行となった．本課題の進捗については，３年次目において，化学組成を用いた地球化学的判別図による考古学石材の原産地推定法をほぼ確立でき，また化学組成をオープンソース・フリー統計解析ソフト「R」で解析して原産地を判別する手法もほぼ確立できた．したがって，見通しは明るい．最終年度は繰り越し予算による効率の良いXRF分析を行い，研究を完成させる．また余裕がある場合には，黒曜石の反射顕微鏡観察による磁性鉱物の観察と原産地判別法について検討する．
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Research Products
(16 results)
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[Journal Article] Newly found Tonian metamorphism in Akebono Rock, eastern DronningMaud Land, East Antarctica2022
Author(s)
Sotaro Baba, Kenji Horie, Tomokazu Hokada, Mami Takehara, Atsushi Kamei, Ippei Kitano, Yoichi Motoyoshi, Prayath Nantasin, Nugroho I. Setiawan, Davaa-ochir Dashbaatar
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Journal Title
Gondwana Research
Volume: 105
Pages: 243-261
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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