鍾乳石と貝化石の先端化学分析と文理融合による洞穴遺跡研究の新展開

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K18522
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 浅海 竜司 東北大学, 理学研究科, 准教授 (00400242)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2021-03-31
• キーワード: 洞穴遺跡 / 鍾乳石 / 貝化石 / 化学分析 / 歴史気候学 / 琉球列島 / 更新世 / 完新世

研究実績の概要

地質試料を用いた古気候解析は，地球環境変動を理解するうえで重要な手法の一つである．近年の技術進歩によって，過去数万年間の気候変動を高精度で復元する「鍾乳石古気候研究」が注目されている．中国やヨーロッパでは，気候変動と文明史とのリンクを解析する研究も進められているが，日本では「洞穴遺跡」の文理融合研究は進んでいない．本研究では，これまでの学術体系にとらわれず，先端的な化学分析手法を利用した文理融合の新しい洞穴遺跡研究を展開するために，遺跡物から琉球人の生活履歴と気象記録を抽出し，考古学的知見との関連性を探ることを目的としている．
2019年度は，近年の発掘調査によって考古学的知見が蓄積されている沖縄本島南部のサキタリ洞をフィールドとして，採取された鍾乳石（石筍）や陸棲の貝化石試料（カワニナおよびマイマイ），海棲の貝化石試料（ハイガイ）について高時間解像度の化学分析を実施した．その結果，安定酸素炭素同位体や微量金属元素の分析によって，最終氷期最盛期および退氷期における沖縄の気温の季節変化を復元し，現代の夏季と冬季の気温との違いを復元することに成功した．また，気温復元値の信頼度を高めるために，現場の環境調査を実施して基礎データを蓄積することができた．初年度で得られた化学分析データや解析結果の一部は，JpGU Meeting（日本地球惑星科学連合大会，2019年5月，2020年7月予定）で成果を公表し，国際学術雑誌に投稿する学術論文を作成中である．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究は，概ね2019年度の研究実施計画どおりに進められた．具体的には，（1）沖縄本島のサキタリ洞穴遺跡および周辺環境の現地調査を実施し， （2）採取された多数の貝化石の化学分析から本研究目的に合致する基礎データが得られ，（3）対象年代に形成された石筍の化学分析から古気候情報を抽出し，（4）成果の一部を国内学会で発表した．（1）の現地調査は台風に見舞われて実施期間を短縮することになったが，必要最低限の基礎データを収集することができた．（2）および（3）では，試料の整形やクリーニング，マイクロサンプリング，続成変質の確認，化学分析までの一連の作業工程を実施した．また，高知大学にて鍾乳石の高解像度XRF分析を実施し，多元素プロファイリングによる新たなデータセットを取得することができた．さらに，洞穴遺跡から新たに得られた海棲貝化石について，安定酸素炭素同位体比の時系列分析を実施した．（4）では，分析データの解析から最終氷期最盛期および退氷期における気温の季節変化を復元することに成功し，その成果の一部を学会で発表できた．以上のように，数多くの基礎データや新たな化学実験データが蓄積されたことや，成果の一部を着実に発信できていることから，本研究は概ね順調に進展したと判断される．

今後の研究の推進方策

新型コロナウイルスの影響により出張や実験の自粛要請が継続していることを踏まえ，最終年度は，現場調査による環境データと陸棲貝化石と鍾乳石の化学分析データの解析を重点的に実施し，国際学術雑誌に投稿する学術論文を作成する．また，更新世における琉球人の生活痕の化学的シグナルや当時のより詳しい気候情報を復元するために，洞穴遺跡から発掘された潮間帯の貝化石についても化学分析を実施する．考古学・人類学的情報と併せて，琉球列島をモデルとした人類の生活史と気候変化との関連性を探るため，様々な分野の連携研究者（植村［名古屋大学／地球化学］，狩野［東京大学／地質学］，山崎［沖縄県立博物館・美術館／考古学］，藤田［国立科学博物館／人類学］，木村［琉球大学／ゲノム人類学］，山極［琉球大学／考古学］）の協力のもと，サキタリ洞や東アジア～琉球列島の考古学的・人類学的・古生物学的な情報資料を収集し，鍾乳石や貝化石の化学分析結果と併せて多角的な比較解析を行う．随時，成果は国内外の学会などで発表するとともに，学術論文としてまとめて国際学術雑誌へ投稿する．

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルスの事情により2月以降の実験・出張が2020年度へ延期となったため．

研究成果

• [国際共同研究] National Taiwan University(その他の国・地域)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: National Taiwan University
• [国際共同研究] CNRS, CEPAM/CNRS, OCA, IRD/MNHN Paris, CNRS(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CNRS, CEPAM/CNRS, OCA, IRD/MNHN Paris, CNRS
• [国際共同研究] University of Pisa/Universita degli Studi di Torino(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: University of Pisa/Universita degli Studi di Torino
• [国際共同研究] Southern Univ of Sci and Tech, Guangdong(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Southern Univ of Sci and Tech, Guangdong
• [雑誌論文] Evaluation of geochemical records as a paleoenvironmental proxy in the hypercalcified demosponge Astrosclera willeyana (2020)
  • 著者名/発表者名: Ryuji ASAMI*, A. Kinjo, D. Ohshiro, T. Naruse, M. Mizuyama, R. Uemura, R. Shinjo, Y. Ise, Y. Fujita, and T. Sakamaki
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: － ページ: in press
  • DOI: 10.1186/s40645-020-00329-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Carbon and oxygen isotope records of Tridacna squamosa shells from two different latitudes in the Ryukyu Islands (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Kodama, H. Takayanagi, K. Yoshii, T. T. N. Ha, Ryuji ASAMI, O. Abe, and Y. Iryu
  • 雑誌名: Paleontological Research 巻: － ページ: in press
  • DOI: 10.2517/2020PR003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Northern Mediterranean precipitation variation and orbital forcing on westerlies over the past 250-400 thousand years ago (2019)
  • 著者名/発表者名: Wen-Hui Sung, Hsun-Ming Hu, Akihiro Kano, Ryuji ASAMI, Yasufumi Iryu, Hideko Takayanagi, Horng-Sheng Mii, Veronique Michel, Patricia Valensi, Zunino Marta, Starnini Elisabetta, Yu-Min Chou, Hsien-Chen Tsai, Wei-Yi Chien, Tsai-Luen Yu, Chuan-Chou Shen
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Speleothem-inferred paleoclimate records at 620-450 thousand years ago from northern Mediterranean (2019)
  • 著者名/発表者名: Wei-Yi Chien, Hsun-Ming Hu, Ryuji ASAMI, Akihiro Kano, Horng-Sheng Mii, Veronique Michel, Patricia Valensi, Elisabetta Starnini, Yu-Min Chou, Yasufumi Iryu, Hideko Takayanagi, Hsien-Chen Tsai, Sung Wen-Hui, Tsai-Luen Yu, Chuan-Chou Shen
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Speleothem-inferred sea-level rise during marine isotope stage 11 (2019)
  • 著者名/発表者名: Hsun-Ming Hu, Chuan-Chou Shen, Veronique Michel, Patricia Valensi, Akihiro Kano, Ryuji ASAMI, Yu-Min Chou, Hsien-Chen Tsai, Sung Wen-Hui, Wei-Yi Chien, Tsai-Luen Yu, Horng-Sheng Mii, Yasufumi Iryu, Hideko Takaynagi
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] A stalagmite-inferred hydroclimate record over the past 1400 years in Okinawa, Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: R. Uemura, Ryuji ASAMI, M. A. Lone, Y.-C. Chou and C.-C. Shen
  • 学会等名: 16th Annual Meeting Asia Oceania Geosciences Society
  • 国際学会
• [学会発表] 硬骨海綿の化学分析による海洋環境の長期時系列解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 浅海竜司・松森建人・石原信司・金城章・大城大輝・成瀬貫・水山克・植村立・新城竜一・伊勢優史・藤田喜久・坂巻隆史
  • 学会等名: 日本サンゴ礁学会
• [学会発表] Trace element concentrations of sub-tropical modern brachiopod Basiliola lucida collected off Okinawa-jima, Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Takayanagi, T. Tochigi, Ryuji ASAMI, R. Shinjo, T. Itaki, Y. Iryu
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] Reconstruction of sea surface temperature and salinity for the Medieval Climate Anomaly using a long-lived fossil coral collected at Ishigaki Island, southwestern Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: O. Abe, M. Morimto, Ryuji ASAMI, T. Nakatsuka
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] Evaluation of geochemistry in hypercalcified demosponges as a paleoceanographic proxy (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryuji ASAMI, T. Naruse, M. Mizuyama, R. Uemura, R. Shinjo, Y. Ise, Y. Fujita, T. Sakamaki
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] 沖縄島洞穴遺跡産の淡水棲貝化石および鍾乳石による更新世後期の古気温復元 (2019)
  • 著者名/発表者名: 浅海竜司・本堂陸斗・植村立・新城竜一・狩野彰宏・藤田祐樹・山崎真治・高柳栄子・井龍康文
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [備考] 東北大学大学院理学研究科地学専攻地圏進化学講座 炭酸塩堆積学・地球化学グループ
  • URL: http://dges.es.tohoku.ac.jp/iryulab/