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2021 年度 実施状況報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 19K21651
研究機関島根大学

研究代表者

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)

研究分担者 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) [辞退]
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2023-03-31
キーワード黒曜石 / 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
研究実績の概要

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.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

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.

今後の研究の推進方策

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.

次年度使用額が生じた理由

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.

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Newly found Tonian metamorphism in Akebono Rock, eastern DronningMaud Land, East Antarctica2022

    • 著者名/発表者名
      Sotaro Baba, Kenji Horie, Tomokazu Hokada, Mami Takehara, Atsushi Kamei, Ippei Kitano, Yoichi Motoyoshi, Prayath Nantasin, Nugroho I. Setiawan, Davaa-ochir Dashbaatar
    • 雑誌名

      Gondwana Research

      巻: 105 ページ: 243-261

    • DOI

      10.1016/j.gr.2021.09.009

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 妻木晩田遺跡仙谷1号墓の貼石等石材観察と帯磁率測定2022

    • 著者名/発表者名
      亀井淳志・中山瀬那・玉木秀幸・森藤徳子
    • 雑誌名

      妻木晩田遺跡発掘調査研究年報2021

      巻: - ページ: -50-53

  • [雑誌論文] 長崎県川棚町大崎半島に産する有田流紋岩類中の黒曜石の産状と全岩化学組成2022

    • 著者名/発表者名
      隅田祥光,藤塚 礼
    • 雑誌名

      資源環境と人類

      巻: 12 ページ: 21-36

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 和歌山大学所蔵の伝岩橋千塚古墳群出土品について(2)~銅鏡及び耳環、玉類、陶質土器~2022

    • 著者名/発表者名
      石丸 彩・岩本 崇・金澤 舞・瀬谷今日子・中西瑠花・仲原知之・馬場彩加
    • 雑誌名

      紀州経済史文化史研究所紀要

      巻: 42 ページ: 1-29

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 山陰帯島根県雲南地域に分布する大東花崗閃緑岩の火成活動2021

    • 著者名/発表者名
      野口将志・亀井淳志・鈴木博美・小林夏子
    • 雑誌名

      地質学雑誌

      巻: 127 ページ: 461-478

    • DOI

      10.5575/geosoc.2021.0016

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 山口県南東部,屋代島に産する領家帯花崗岩類のマグマ過程2021

    • 著者名/発表者名
      児玉省吾・大和田正明・亀井淳志・池田雄輝・井無田譲嗣
    • 雑誌名

      岩石鉱物科学

      巻: 49 ページ: 133-147

    • DOI

      10.2465/gkk.200617

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Archaeological significance and chemical characterization of the obsidian source in Kirigamine, central Japan: Methodology for provenance analysis of obsidian artefacts using XRF and LA-ICP-MS2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshimitsu Suda, Tatsuro Adachi, Kazutaka Shimada, Yasuhito Osanai
    • 雑誌名

      Journal of Archaeological Science

      巻: 129 ページ: 105377

    • DOI

      10.1016/j.jas.2021.105377

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 三角縁神獣鏡の成立2021

    • 著者名/発表者名
      岩本 崇
    • 雑誌名

      古墳文化基礎論集

      巻: - ページ: 21-30

  • [雑誌論文] Regression using localized functional Bregman divergence2021

    • 著者名/発表者名
      Kanta Naito and Spiridon Penev
    • 雑誌名

      Electronic Journal of Statistics

      巻: 15(2) ページ: 6544-6585

    • DOI

      10.1214/21-EJS1947

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] スピアマンランク行列によるロバストな主成分分析2022

    • 著者名/発表者名
      渡邊宏大,内藤貫太
    • 学会等名
      研究集会「第22回ノンパラメトリック統計解析とベイズ統計」
  • [学会発表] 埋め込み1次元曲線のカーネル密度推定による信頼領域2022

    • 著者名/発表者名
      山添滉弥,内藤貫太
    • 学会等名
      研究集会「第22回ノンパラメトリック統計解析とベイズ統計」
  • [学会発表] 山陰帯島根県雲南地域に分布する大東花崗閃緑岩の火成活動2021

    • 著者名/発表者名
      野口将志,亀井淳志,鈴木博美,小林 夏子
    • 学会等名
      日本地質学会第128年学術大会
  • [学会発表] Archaeological Significances and Geochemical Characterizations of Obsidian Sources in the Central Highlands, Central Japan, by Wavelength-Dispersive XRF and LA-ICP-MS2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshimitsu Suda
    • 学会等名
      International Obsidian Conference (IOC) 2021, University of California, Berkeley
    • 国際学会
  • [学会発表] いわゆる「奥才型木棺」と古墳時代の集団関係2021

    • 著者名/発表者名
      岩本 崇
    • 学会等名
      かしまの歴史・文化を学ぶ会 令和3年度講座
  • [学会発表] 沖ノ島の鏡2021

    • 著者名/発表者名
      岩本 崇
    • 学会等名
      令和3年度世界遺産「神宿る島」宗像・沖ノ島と関連遺産群公開講座
  • [学会発表] ガンマクレームによる資産過程における破産確率の漸近展開2021

    • 著者名/発表者名
      岡山大成,内藤貫太
    • 学会等名
      統計関連学会連合大会

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公開日: 2022-12-28  

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