2015 Fiscal Year Research-status Report
骨の炭酸ヒドロキシアパタイトを用いた炭素14年代測定の試み
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26560144
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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) |
加藤 丈典 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (90293688)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 火葬骨 / 炭素14年代 / 炭酸ヒドロキシアパタイト / FT-IRスペクトル / XRDパターン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
年代既知の火葬骨（奈良県の持聖院に保管されている蔵骨器内の火葬骨。鎌倉時代の貞慶の遺骨であると推定されている）を用いて、①どのような火葬骨が炭酸ヒドロキシアパタイトを用いた炭素14年代測定に使えるか、② 火葬骨のストロンチウム同位体比（87Sr/86Sr）は有益な情報を与え得るか、③火葬骨から食性解析が可能か、の3点について検討した。
①火葬骨を白色部分と暗褐色部分に分けて炭素14年代測定を行った結果、誤差範囲内ではあるが、白色部分のほうが暗褐色部分よりも古い年代を示す傾向が見られた。また、XRDパターン、FT-IR スペクトル解析の結果、白色部分のほうがアパタイトの結晶性が高く、750度以上の熱を被った現生骨が示すスペクトルに類似していた。
②火葬骨のストロンチウム同位体比（87Sr/86Sr）を測定したところ、白色部分は0.7092、暗褐色部分は0.7096であった。骨の周辺埋没土の交換性Srの87Sr/86Srは0.7098であり、アパタイトの結晶性が悪い暗褐色部分のほうが白色部分よりも土壌に近い値を示した。このことから、褐色部分は埋没周辺の土壌や水分の影響をより受けていると考えられ、白色部分は、生前の骨の87Sr/86Srを保持している可能性が示唆された。
③火葬骨の白色部分を用いて、ストロンチウム／カルシウム比を測定したところ、草食動物が示す値に近く、またバリウム／ストロンチウム比は、海産資源の影響を示した。この結果は、この骨が僧侶の骨であることと矛盾しない。
以上の結果から、火葬骨のうち、750度以上の高温の熱を被っていると考えられる白い骨は、アパタイトの結晶性が高くなっており、外来の汚染を受けにくいことが明らかになり、このような骨を選ぶことにより、炭酸ヒドロキシアパタイトを用いた信頼性のある炭素14年代測定、食性解析が可能であることがわかった。
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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
・前年度に確立した「骨中の炭酸ヒドロキシアパタイトから炭素を抽出する手法」に基づき，炭素14年代が既知の火葬骨に対し、部分に分けて炭酸ヒドロキシアパタイトの炭素14年代測定を実施し、750度以上の熱を被った火葬骨は炭酸ヒドロキシアパタイトを用いた炭素14年代測定、食性解析に有効であるという、研究課題達成のための有益な情報を得た。この結果は、本研究遂行にあたって、キーとなる結果である。一方で、高温で加熱される際、骨の炭酸ヒドロキシアパタイト中の炭素が、大気、燃料、土壌等の外来炭素と置き換わる可能性も考えられるため、今後、室内実験により、詳細な検討を行う必要がある。
・同じ火葬骨でも受けた熱が低いと、アパタイトの結晶性が悪く、埋没中に続成作用を受けることがわかったため、当初、分析を予定していた、鎌倉由比ケ浜地域の遺跡から出土した中世人骨、イランの遺跡から出土した獣骨（高温の熱を被っていないと考えられる）は、今年度は分析を行なわなかった。来年度、基礎データが得られた後に改めて分析を行う。
・本年度の課題の一つであった極微量炭素量での炭素14分析に対しては、試料炭素/鉄触媒の比を高くし、これまでの1.5 mm径から1.0 mm径のターゲットへ試料炭素を詰めることにより、測定中の炭素14ビームが安定し、0.1mg 以下の炭素量で、十分信頼できる炭素14年代測定が可能になった。この成果は、本研究課題遂行の基盤として、重要な意味を持つ。
・炭素14だけでなく、火葬骨の炭酸ヒドロキシアパタイト中のストロンチウム、カルシウム、バリウム元素存在度を調べ、生前の食性や、移動の情報を得るための手がかりを得ることができ、今後の研究につながる成果を得た。
以上のことから、本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は本研究の最終年度であり、以下の3点について研究を推進し、研究を総括する。
①持聖院の火葬骨に対してこれまでに得られた結果を吟味し、不足しているデータの補充を行う。必要に応じて適宜、再測定を予定している。平成27年度は、炭素14年代の他、ストロンチウム同位体比やストロンチウム／カルシウム・バリウム／ストロンチウム元素比からも有益な情報が得られることが示唆されたため、本年度は、特にストロンチウム同位体比に関して、87Sr/86Srだけでなく、88Sr/86Sr（食物連鎖とともに増大していくため、食性の指標として有効と考えられている）も測定し、総合的な食性解析を実現する。
②現生骨を古い木片とともに加熱する実験、ならびに古い骨を現生の木片とともに加熱する実験を、温度・気流中の炭素14値を制御して行い、アパタイトの結晶状態、炭素同位体比、炭素14の変化を調べる。得られる結果から、加熱時に骨が燃料となる木片や大気から炭素を取りこむかどうかを明らかにする。
③滋賀県多賀町の敏満寺石仏谷墓跡から出土する火葬骨に炭酸ヒドロキシアパタイトを用いた炭素14年代測定法を試みる。持聖院の火葬骨に用いた手法を適用し、XRDパターン、FT-IRスペクトルによって算定した骨アパタイトの結晶化度と骨の炭酸ヒドロキシアパタイトの炭素14年代との関係を明らかにするとともに、ストロンチウム同位体比も測定し、ストロンチウム／カルシウム・バリウム／ストロンチウム元素比と比較しながら、本火葬骨に対しても食性解析が可能かどうかを検討する。
以上の結果から、これまで有機成分が残存していないために炭素14C年代測定が不可能とされてきた火葬骨に対し、炭酸ヒドロキシアパタイトを用いて炭素14年代測定法が有効かどうかを明らかにする。これらの研究成果を学会等で公表するとともに、論文にまとめ、国際誌に投稿する。
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| Causes of Carryover |
平成27年度当初の予定では、奈良県生駒郡三郷町持聖院の火葬骨の他、鎌倉由比ケ浜地域の遺跡から出土した中世人骨、イラン北部のチャマハック遺跡から出土した新石器時代の獣骨およびイラン南部のアルセンジャン遺跡から出土した後期旧石器時代の獣骨に対して、炭酸ヒドロキシアパタイトによる炭素14年代測定を行なっていく予定であったが、研究を進めるにつれ、高温の熱を被っていない骨の分析を行っても、埋没後の続成作用の影響が無視できない場合があることがわかってきた。分析を予定していた骨は、高温の熱を被った可能性が低く、得られる結果の解釈が難しいと考えられる。そこで、これらの骨の分析に使う予定であった経費を、まず、本手法の基礎を固めるための骨の加熱実験のための経費に回すことにした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現生骨を古い木片とともに加熱する実験、ならびに古い骨を現生の木片とともに加熱する実験を、温度・気流中の炭素14値を制御して行う。現生骨は、2002年に死んだことがわかっているイノシシの骨、古い骨は約4万年前（すでに炭素14年代測定済み）のマンモスの骨を用いる。古い木片は石炭、現生の木片は大学構内の松の木片を予定している。この加熱実験のためには、管状炉、石英管、炭素14値を制御した模擬大気ガス、ガスフローシステムが必要であり、これらのために経費を充てる。
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Research Products
(5 results)
