(57)【要約】【課題】    従来の分析では困難であった、土器類を中心とした埋蔵文化財の詳細かつ効率的な産地同定を実施するための方法を提供する。【解決手段】    分析対象である土器類に対して、アルカリ金属水酸化物などに代表される強塩基性物質を作用させて、産地の指標となる砂粒を分離し、分析用砂粒を得、更に、この分析用砂粒を均一化させた後で分析し、または、単独で分析して粒子毎の固溶体組成、元素組成、化合物組成、同位体比等を測定・比較し、または、物理的性質を利用して構成要素を再分離して測定する事を特徴とする。また、分離した物質自体も標準物質として流通させ、分析における対比を容易にし、分析の精度を向上させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属化合物若しくは、アルカリ土類金属化合物のいずれか、あるいは両者を合計で１重量％以上含む薬剤を作用させて、成分の一部を溶解、融解、または脆弱化する事によって除去し、岩石、鉱物粒子を抽出する事を特徴とする、対象物の識別あるいは類型化あるいは産地同定を目的とした、土器類を中心とした埋蔵文化財の分析方法。
【請求項２】
請求項１の工程中、あるいは工程実施の結果によって得られた抽出物に対して、効率や収率や目的物の純度を向上させる事を目的として、対象あるいは系全体に対して、煮沸、加熱、冷却、凍結、切断、粉砕、加圧、押圧、摩擦、振動、超音波の照射の中で、一つまたは複数を組み合わせて用いる事を特徴とする、土器類を中心とした埋蔵文化財の分析方法。
【請求項３】
請求項１の工程実施において、質量、粒度組成、鉱物組成、元素組成、固溶体組成、化合物組成、同位体組成、比重組成などの諸属性の一つ以上が既知である、鉱物質よりなる粒子状の物質（以下では単に砂粒と記す）若しくは、諸属性の一つ以上を推定することが可能である砂粒について、被験試料と並行処理すること、または概ね同一条件で処理することによって、工程実施に伴う被験試料中の成分の損傷を推定する事を特徴とする、土器類を中心とした埋蔵文化財の分析方法。
【請求項４】
請求項１の方法、あるいは他の方法で抽出し、または表面に暴露し、または断面を表出した岩石、鉱物粒子に対して、粒子の一部あるいは全部について、屈折率、粒径、比重、磁性、質量などの物理的な属性での分類、あるいは物理的な属性での再抽出を工程に含む事を特徴とする、対象物の識別あるいは類型化あるいは産地同定を目的とした、土器類を中心とした埋蔵文化財の分析方法。
【請求項５】
請求項１の方法、あるいは他の方法で抽出した岩石、鉱物粒子の一部または全部に対して、粉砕、融解、溶解、気化などの化学的、物理的手法を利用して分析対象を一度均一化させた後に、固溶体組成、元素組成、化合物組成、あるいは同位体組成などの成分を計測して行う事を特徴とする、対象物の識別あるいは類型化あるいは産地同定を目的とした、土器類を中心とした埋蔵文化財の分析方法。
【請求項６】
請求項１の方法、あるいは他の方法で抽出し、または表面に暴露し、または断面を表出した岩石、鉱物粒子に対して、粒子の一部あるいは全部について、一粒毎に、固溶体組成、元素組成、化合物組成、あるいは同位体組成などの成分に関して、計測し、あるいは計測値を統計的に取り扱って行う事を特徴とする、対象物の識別あるいは類型化あるいは産地同定を目的とした、土器類を中心とした埋蔵文化財の分析方法。
【請求項７】
請求項１の方法で分離した岩石、鉱物粒子を、請求項４〜６のいずれかの方法で分析する際に、粒子表面の汚染や成分の溶脱、あるいは風化による誤差を減少あるいは解消させるために、精製水による洗浄、あるいは超音波による洗浄、若しくは、物理的、化学的作用により分析用の新しい表面や断面を作出させる事を特徴とする、土器類を中心とした埋蔵文化財の分析方法。
【請求項８】
請求項１〜４、及び７の方法で得られてなる岩石、鉱物粒子。
【請求項９】
請求項１〜８の方法、または１〜８によって得られた抽出物のいずれかを構成要素に含むことを特徴とする、対象物の識別あるいは類型化あるいは産地同定を目的とした、土器類を中心とした埋蔵文化財の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この出願の発明は、従来の自然科学的分析では困難な課題であった、土器類を中心とした埋蔵文化財の詳細な産地同定に関して、これを実施するために必要となる理化学的処理方法について、アルカリ金属水酸化物などの塩基性物質を作用させて、土器類の主成分の一つである粘土起源、あるいは陶土起源と考えられる物質の一部または全部を、選択的に溶解あるいは融解あるいは離脱可能な状態にさせて、成分の他の一つであり分析上有効な要素である岩石、鉱物粒子（以下では単に砂粒と記す）を効率的に抽出する分析上の技術、及び得られた分析用砂粒、更に、この技術や他の技術によって得られた分析用砂粒を集合で、あるいは一粒毎に分析する手法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ２０世紀後半から２１世紀にかけての科学技術の進歩は著しく、埋蔵文化財の調査に於いても、多くの先端技術が導入された。しかしその一方で、埋蔵文化財に関する自然科学分析には、完成された技術が少ない。例えば、世間を騒がせた原人の捏造問題等も、２０年以上に亘って様々な関連科学分析が実施されていたが、自発的に正体を見破ることが出来なかったことなど、大きな社会問題となったことは記憶に新しい。
この埋蔵文化財に関する自然科学分析の中で、最も一般的なものが、土器類の胎土分析であり、その目的は土器類の生産地の推定にある。土器は考古学的遺物の９９％以上を占める普遍的な資料であり、また、縄文時代から今日に至るまで連続的に相対年代を決定できる唯一の遺物でもある。
土器類は通常、使用された状態や使用後に廃棄された状態で遺跡から発見される。従って、考古学的な調査によって直接得られる情報は、どのように使われたか、あるいはどのように捨てられたかと言うものに限定されている。そこで自然科学的な分析を利用して、どこで作られたかについて導き出すことが出来れば、どのように流通したかという問題に迫ることが可能となり、どこで作られ、どのように流通し、どのように使われ、どのように捨てられたかという一連の流れについて、初めて明らかにすることが可能となり、高次の歴史叙述が可能となる。
三辻利一氏によって実質的に始められた土器類の胎土分析は、今日に至るまでに膨大な資料を蓄積し、考古学に大きな影響を与えている。しかしその一方で、従来から実施されているこれらの分析では、蛍光Ｘ線、Ｘ線回折、ＩＣＰなどを利用して主要成分や微量成分を土器片全体について計測する手法が用いられてきた。
つまり、分析前に土器片を一括してすりつぶし、あるいは一括して薬剤に溶解せしめるなど、具体的な処理方法の細部は異なるものの、いずれの分析でも測定の便宜上から、全体を均一化する工程を経ることにより、土器類に含まれている多様な属性を破壊してしまうものばかりであった。
例えば、松本建速氏の方法では、「土器の破損部から１〜２ｃｍ四方の破片を採取し、土器破片表面を電動やすりで研磨して、土器表面の付着物を取り除いた。１ｃｍ四方の土器破片を瑪瑙乳鉢で粉砕し、すりつぶす。すりつぶされた粉末を０．０５ｇ秤量し、蓋付きのテフロン容器に入れ、硝酸０．５ｃｃ、過塩素酸０．５ｃｃ、フッ化水素酸１．０ｃｃを、順に加える。」となっている（非特許文献１参照）。
また、三辻利一氏の方法では、「窯跡から採集した試料はまず水洗して乾燥する。続いて、表面を研磨機で研磨し付着汚物を除去する。研磨された試料（たて、よこ、各２ｃｍ程度のもの）はタングステンカーバイト製乳鉢（硬度９．５）に入れて１００〜２００メッシュ程度に粉砕する。」となっている（非特許文献２参照）。
更に、井上巌氏の方法では、「Ｘ線回折試験に供する遺物試料は洗浄し、乾燥した後にメノウ乳鉢にて粉砕し、粉末試料として実験に供した。」となっている（非特許文献３参照）。
つまり、従来技術に基づいた胎土分析では、先に指摘したようにいずれも試料の均一化の工程を経ているために、分析結果として算出される成分値は、土器類の原料に含まれている各種鉱物の合計値であった。そしてこれらの中には風化しやすい成分と風化しにくい成分が含まれ、更に風化の速度も使用環境や埋没環境によって大きく異なるために、算出されたデータのバラツキは大きく、須恵器や埴輪などのように、ごく少ない特定産地で集約的に生産されたもののような特殊な事例を除いて、ごく普通に作られている土器類については、その生産単位や産地を明らかにする精度の高い分析結果を得る試みは、未だに誰も成功していない（非特許文献４参照）。
また、分析の基準となる物質や、各産地の標準試料が供給されていないことも分析データの共有化を阻む大きな要因となっている。
このように、既存の技術の問題点は、粘土や砂など幾つかの原料を組み合わせて作られている土器類に対して、予めこれらの諸要素を分離することなく、全てを一括して粉砕し、あるいは溶解し、あるいは融解するなど均一化の工程をへている点にあることが明らかである。
【非特許文献１】「誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ−ＡＥＳ）による東北北部古代土器の胎土分析」松本建速『第四紀研究』４２巻１号２００３年（ＩＳＳＮ０４１８−２６４２第四紀学会）
【非特許文献２】『古代土器の産地推定法』三辻利一  １９８３年ニューサイエンス社
【非特許文献３】「胎土分析法と分析例−大阪府下の埴輪窯跡出土埴輪の産地同定」井上巌『日本考古学』４号１９９７年（ＩＳＳＮ１３４０−８４８８日本考古学協会）
【非特許文献４】『季刊考古学』７７号特集：年代と産地の考古学２００１年（ＩＳＳＮ０２８８−５９５６雄山閣）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  そこで本発明者らは、従来の分析手法の欠点を改善して、多くの産地で作られている土器類に対して、土器類の胎土全体を一括するのではなく、胎土を構成する諸要素の中で産地を表す指標となる物質を土器から選択的に取り出して分析し、あるいは取り出した物質を標準試料として広く流通させて比較検討を容易にさせる胎土分析手法の開発を課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明者らは、詳細な研究による検討の結果、土器類は、粘土に砂粒を混ぜて製作されているが、製作時毎に粘土と砂の配合割合が微妙に異なるために、粘土と砂粒を全て含んだ状態で全体を均一化してしまうと、同一産地で作られた土器類でも、製作単位（ロット）毎に分析値が大きく異なってしまう事、そして土器の主成分である粘土が風化や焼成によって成分変化をきたし、大きな誤差要因となっている事を見出した。
従って、詳細な産地同定を行うためには、従来のように土器の構成要素全体を一括して分析する手法とは異なり、土器類から粘土を除去し、風化されにくい砂粒を分離採取すること、そして砂粒のみを分析対象とすること、更に砂粒の各粒子が持っている個別の情報を取り出す分析手法の必要性を考えるに至った。
この出願の発明は、以上の知見をふまえて、土器類を試料とした胎土分析において、粘土と砂粒を効率的に分離する処理の方法、及びこの処理によって得られた分析用砂粒を提供し、更には、様々な方法によって得られた砂粒や土器に含まれたままの砂粒を具体的に分析する手法を提供する。
なお、分析する前に、薬剤を用いて土器類を処理する過程を経ているために、土器の中に含まれた砂粒が一定の損傷を受けることが予想される。これに対しては、予め組成について既知であるか、若しくは知ることの出来る砂粒を用意して、これを標準砂として、被験試料と並行処理することによって、標準砂が受けた影響を測定し、土器類から分離した砂粒が受けた影響を間接的に想定する事で一定の補正が可能である。
【発明の効果】
【０００５】  この出願の発明を実施することによって、以下の効果が期待できる。
▲１▼従来は、土器類の中から砂粒を取り出すことは困難と考えられていたが、今回の発明により、土器類の様々な構成要素の中から、分析の誤差要因である粘土分などを除去し、分析に最適である砂粒を分離して取り出すことが可能となった。
▲２▼従来は、試料を均一化する工程を経ていたために、分析用の試料は、微粉末を加圧して固めた錠剤であったり、溶液であったりした。従ってこれらは運搬と保管に適していなかった。しかし、今回の発明により、砂粒を分離して取り出すことによって、運搬性と保管性の問題が解決され、各産地の標準試料を作成し流通させることが可能となった。
▲３▼従来は、試料を均一化した後に分析を実施していたために、測定の結果得られる主たる情報は、全体の元素組成と、全体の化合物組成の二種類であった。しかし、今回の発明によって、全体の均一化の工程が必ずしも必要では無くなったために、分離した砂粒の個々に対して様々なデータ採取が可能となった。例えば、砂粒に含まれている各鉱物の一粒一粒の粒子に対して、固溶体の組成、元素組成、化合物組成、同位体比、全体の粒度組成、全体の比重組成、鉱物結晶の形態比較など、分析可能項目が飛躍的に増加し、これらの組合せで産地を検討できるために、実質的な情報量は従来方法に比べて１００倍以上となった。
▲４▼上記▲３▼の効果により、考古学における土器研究全体が、どこで作られ、どのように流通したかと言ったテーマで論じることが可能となり、歴史叙述の質を高めることが可能となった。
▲５▼以上の効果により、年間１億円を超えると言われている考古学における自然科学分析への需要が著しく増加するとともに、新しい起業化にも貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  以下、更に詳しくこの発明の実施の形態について説明する。まず、この発明を作用させるべき対象物は埋蔵文化財であり、その中でも代表的なものは土器類である。
そして、この発明による処理方法では、まず、試料と薬剤を投入して反応させる容器を準備する。この時、容器の材質や形状は自由であるが、処理期間中に薬剤に侵されない素材を用いる必要がある。
次いで、容器に薬剤と土器類を投入する。この時の薬剤は、アルカリ金属の水酸化物の２５〜３５重量％程度の水溶液が好ましいが、砂粒の損傷を避けたい場合にはより希薄な溶液で長時間かけて処理することも可能である。なお、土器類に対して事前に物理的な手法を用いて、砂粒を破壊しない程度に粉砕する事は、表面積の増加により処理効率を向上させる効果がある。更に、反応系を加熱することや、加圧することも反応速度を上昇させ、処理効率を向上させる効果がある。また、処理前、処理中、処理後のいずれかの時期に水中で超音波を照射して振動を与えることも、振動による剥離効果を生みだし、砂粒の分離効率を向上させる。
一定時間反応後に、この薬剤と土器の混合物を洗浄する事によって、目的とする砂粒が得られる。なお、砂粒の損傷を避けるために定期的に薬剤中から砂粒を回収すれば、より良好な結果が得られる。また、取り出した砂粒には、溶解しきれなかった粘土起源の粒子が混ざることがあるので、更に水中で超音波を照射することや、適当な押圧や摩擦を加えることによって、これが除去可能である。
土器類には、様々な硬さの物があるので、必要に応じて反応工程を反復する必要がある。
次いで、分析工程では、分離した砂粒に対して以下の二つの方法のいずれかあるいは、両方を組み合わせた分析を実施する。
一つの方法は、全体を均一化させる処理を伴う方法である。乳鉢等を利用して粉砕して全体を均一化させ、または、弗酸等の薬剤を利用して化学的に溶解させることにより全体を均一化させ、または、ホウ酸リチウムなどの融剤を加えた後に加熱して融解させることにより全体を均一化させ、または、レーザーにより一定範囲を気化させることにより均一化させ、その後に、Ｘ線回折、蛍光Ｘ線、ＩＣＰなどの物理化学的な手法を利用して、元素組成、または化学組成を計測する。この方法では、従来法と同様に均一化を経ているので、得られる情報量は少ないが、誤差要因である粘土起源の物質が除去されているために、従来方法に比べると、分析値のバラツキが減少する。なお、この時に、重液やアイソダイナミックセパレータなどを利用して、事前に特定の物理的属性を持った粒子のみを濃縮することも有効である。
もう一つの方法は、全体を均一化せず異質な物の集合体として取り扱う分析方法である。前処理で抽出した砂粒は、一粒毎に異なった属性を持っているので、異質なものの集合体として一粒毎に個別に分析し、統計的に取り扱うことにより、高精度の産地同定が可能となる。具体的には、各粒子に対して一粒毎に、蛍光Ｘ線、細いレーザービームと組み合わせたＩＣＰ、ＥＰＭＡその他の分析手法を利用して、固溶体組成、元素組成、化合物組成、同位体比などを計測する。また、同方法を実施する際に、多少煩雑で精度が落ちるが、土器表面や断面に現れている、土器から分離されていない砂粒を利用することも可能である。更に、篩を利用した粒度組成を求めることも、原料の特徴を知る上で有効である。
【実施例】
【０００７】  以下に実施例を示し、さらに具体的に説明する。なおこの発明は、以下の実施例に限定されるものではない。【０００８】  ５００ｃｃの容量を持つテフロン容器を２組準備し、３０重量％の水酸化ナトリウム水溶液３００ｍｌを両方の容器に、約１０ｇの粗く砕いた縄文土器片２種類を別々の容器に投入した。３週間後にビンの内容物を洗浄し、縄文土器から分析用砂粒を単離した。単離した分析用砂粒はメノウ製乳鉢ですりつぶしてＸ線回折を実施し、特性を明らかにした。【０００９】  ２５０ｃｃの容量を持つポリプロピレンビンを準備し、２５重量％の水酸化カリウ厶水溶液５００ｃｃとやや細かく砕いた須恵器片１０ｇを投入した。オートクレーブ中で１２１℃で合計１０時間加熱した後にビンの内容物を超音波洗浄し、須恵器から分析用砂粒を単離した。単離した砂粒磁鉄鉱と角閃石の量は、窯跡の違いを反映していた。【００１０】  Ｆサイズのチャック付きポリ袋を準備し、３０重量％の水酸化ナトリウム水溶液５０ｃｃと埴輪片３ｇを投入した。１日に３時間超音波洗浄機に投入し、２週間後に袋の内容物を洗浄し、埴輪から分析用砂粒を単離した。単離した砂粒に含まれる角閃石の結晶について、蛍光Ｘ線分析装置で半定量分析したところ、二種類の古墳で出土した埴輪に含まれる輝石中の金属元素の組成比率には、明瞭な差異が認められた。【００１１】  荒川沿岸と利根川沿岸の各集落から出土した土師器片各２片を超音波洗浄機で洗浄し、表面に現れた長石と考えられる白色の鉱物をＩＣＰで分析したところ、長石中のカルシウム、ナトリウム、カリウム含量に差が認められた。
【産業上の利用可能性】
【００１２】  埋蔵文化財の調査は、日本国内で年間１０００億円の規模で実施されている。また、埋蔵文化財は未知な部分が多く、多面的な調査が必要なので、埋蔵文化財に関わる自然科学的分析も年間１億円以上の市場を形成していると言われている。これを実施する企業も年々増加しており、今日では産業上、埋蔵文化財の自然科学分析という一つの部門を形成するような状況を呈している。
今回出願する胎土分析という分野は、自然科学分析のテーマの中で考古学研究者が最も必要としているものであるが、従来は適切な方法がなかったために、大学の研究室に委嘱する例もかなり見られた。今回の発明によって分析精度が格段に向上し、胎土分析の標準的な方法が確立できたため、民間分析事業者の安定した事業化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】  本発明による埋蔵文化財の分析について、土器類を対象とした場合の、標準的な工程の一例を示したフローチャートである。
【図１】
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