1Bull. Higashitaisetsu Nature Center, 8: 1-6 (2021)

北海道十勝地方から産出する黒曜石礫の硬度乙幡 康之１）
The Rock Hardness of Obidian Gravel from Tokachi, Hokkaido, JapanYasuyuki OPPATA １）

はじめに
十勝地方から産出する黒曜石は，化学組成を定量的に測定し分類する試みや，それによる産地同定の研究から，十勝 I（上士幌系）と十勝 II（美蔓系）の 2 タイプに分類されている（Wada et al. 2014, 金成ほか2010，向井・和田 2004, 吉谷 2004, 藁科・谷島 1992など）．また居辺川周辺では上記のタイプに属さない
十勝 III タイプも報告されている（乙幡ほか 2019）．
各黒曜石の特徴は以下の通りである．十勝 I（図1a） は， 漆 黒 色 で ガ ラ ス 光 沢 を 呈 す る と と も に 貝
殻状断口を持つ（向井・和田 2002）．一次原産地は上士幌町十勝三股 13 の沢及びタウシュベツ川流域と考えられている（吉谷ほか 1999）．本黒曜石から2.15±0.25Ma，及び 2.12±0.05Ma の K-Ar 年代（Wadaet al. 2014）が得られている．
十勝 II（図 1b）は，化学組成が異なること，漆黒色でにぶい光沢を持つことで十勝 I から区分される（向井・和田 2002）．また 0.2 ～ 1mm の斜長石などの斑晶を含むのが特徴である（金成ほか 2010）．本黒曜石
か ら 0.75±0.02 の K-Ar 年 代（Wada et al. 2014） が得られているが，原産地は明らかになっていない．
上記のタイプの他に，居辺川では十勝 III（図 1c）の黒曜石が確認されている（乙幡ほか 2019）．本黒曜石は吉谷（2002）による十勝 II- ③及び所属不明「？」とされたタイプであり，分析数は少ないが元素及び微量元素の化学組成から十勝 I 及び十勝 II とは異なる組成を示すことが明らかになっている．十勝 III は灰黒色を呈し，斜長石などの斑晶を含むため，十勝 II とやや類似するが，硬質の黒曜石である．また原産地及び年代は明らかになっていない．

図 1. 十勝地方の黒曜石（乙幡ほか 2019 による）．
ａ：十勝 I, ｂ：十勝 II, ｃ：十勝 III（scale=1cm）

１）ひがし大雪自然館 〒 080-1403 北海道河東郡上士幌町字ぬかびら源泉郷 48-2
Higashitaisetsu Nature Center 48-2 Nukabira-gensenkyo, Kamishihoro-cho, Kato-gun, Hokkaido 080-1403 Japan2

ひがし大雪自然館研究報告

以上のことから，十勝地方には化学組成の違いによ第8号

1941）を計測した．

り大きく 3 タイプの黒曜石が存在し，十勝 I と十勝 II

黒曜石礫の硬度を知るために，プロセク社製エコーに関しては，礫の分布も明瞭に異なることが明らかに

チップ 3 硬さ試験機 equotip3（以下，エコーチップとなっている（乙幡ほか 2019，向井・和田 2004）．ま呼ぶ，図 3）を用いて礫表面のエコーチップ反発値（硬たこれらは色調・光沢・斑晶の有無等に注目すれば野度）を測定した．これは球状テストチップを有するイ外でも識別可能である．一方，十勝 III の外見は，十ンパクトボディが，一定のバネの力で材料の表面を打勝 II と類似するが，礫表面の風化及び岩石の硬度が明撃する打撃速度とその反発速度を計測して硬さの指標らかに異なる．そのことから，本研究は十勝地方からL 値を求めるもので，L 値はインパクトボディの反発産出する 3 つタイプの黒曜石礫の硬度に着目し，これ速度を打撃速度で割った値を 1000 倍した数値としてを定量的に計測し各タイプの黒曜石の特徴を明らかに定義される．そのため L 値は 0 ～ 1000 の範囲の整数することを目的とした．

として表現される（青木・松倉（2004a）．
黒曜石礫の硬度は，青木・松倉（2004b）に従い，調査地域及び調査方法

礫の表面を 1 回のみ打撃し次々と移動させながら打撃計測に使用した十勝 I，II，III タイプの黒曜石礫は，する方法（以下，単打法）と，同一点を連続打撃する．十勝 I 及び十勝 III は，5 地点から採集した（図 2）方法（以下，連打法）をおこなった．一つのサンプル

Loc. 1 でそれぞれ 5 個採集したが，十勝 II についてに対し 10 点の単打及び 20 回の連打によって測定した．

は，一地点で複数の黒曜石礫を得ることが困難である

単打法により得られた反発値を平均し Ls，連打法の中ため，複数地点で黒曜石礫を採集した．即ち Loc. 2 及から高値 3 個の平均値を Lmax とした．

び Loc. 4 でそれぞれ 2 個，Loc. 3 と Loc. 5 でそれぞれ 1 個を得た．

岩石の硬度測定には様々な計測機器が知られているが，エコーチップの利点は，岩石の大きさに制約され黒曜石礫は，重量（g），比重，長径・中径・短径（mm），ないこと（小さな岩石でも測定可能），方向性を問わ

形 状（Zingg 1935），円磨度及び球形度（Krumbein

ず測定方向に制約がないこと，得られるデータに再現●●Loc.1

Loc.3

居辺川

500m
●

Loc.4
ハギ

●

ノ川

Loc.2川
十勝500m
図 2. 黒曜石礫の採集地点（地理院地図を使用）

鎮錬川

500m

●

Loc.5

3

Bull. Higashitaisetsu Nature Center, 8: 1-6 (2021)

結果と考察
1. 礫の形状
各黒曜石の計測値は表 1 の通りである．十勝 I，II，III の比重の平均は，それぞれ 2.36，2.35，2.36 でありタイプによる差は見られなかった．同一地点（Loc.
1）で採集した十勝 I と十勝 III の礫を比較すると，長径の平均はそれぞれ 74.8，111.2mm，円磨度は 0.82，0.50 であり，十勝 III は十勝 I に比べて礫径が大きく，かつ低い円磨度を持つ．このことは十勝 III の一次原産地が，十勝 I のそれよりも近距離に存在するか，もしくは岩石の硬度が高いために円磨されにくいかどち

図 3. エコーチップ硬さ試験機

らかであろう．

性があり，誰が試験しても容易にデータが得られること，そして打撃エネルギーが 11N/mm と，シュミッ

2. 風化面と新鮮面の比較

トハンマーの約 200 分の 1 程度と極めて弱いため，岩岩石の硬度で重要なのは，計測した値が岩石のど石表面はほとんど損傷を受けず，より強度の小さな岩の部分の硬度を示しているのかである．青木・松倉

石に対しても非破壊で測定可能である（青木・松倉（2004b）は，エコーチップの Ls は岩石表層の硬度を，2004a）．

Lmax は岩石内部の硬度を示すことを明らかにしている表 1. 黒曜石礫の形状

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ひがし大雪自然館研究報告第8号

図 4. 連打法による風化面と新鮮面の関係．
ａ：十勝 II-3，ｂ：十勝 III-1

が，薄い風化層を持つ岩石については，連打法で得らと新鮮面の Lmax はそれぞれ 889.7，890.0，十勝 III-1

れた Lmax がどの部分の硬度をとらえているか，つまりでは 921.7，932.0 であり，いずれもほぼ一致する．

表面の Lmax と新鮮面の Lmax が一致するかどうかチェッ

したがって，黒曜石礫の風化面（表面）より得られたクすることが必要である．

Lmax は，岩石内部の硬度を示しており，新鮮面の Lmax

そのことから，新鮮面（破断面）が見られた十勝とみなしても良い．尚，十勝 II-3 の表面硬度として得連打法による風化面（表面）II-3 と十勝 III-1 において，られた Ls は 475.7 であるが，打撃毎のバラツキが大きと新鮮面との関係を調べた（図 4）．十勝 II-3 及び十い．一方，十勝 III-1 の Ls は 845.3 で硬く，打撃毎の勝 III-1 ともに，風化面の連打法から得られた Lmax は，バラつきも小さく比較的均一である．そのことから，打撃回数を重ねるにつれて L 値が大きくなる傾向があ

十勝 II-3 は内部硬度（新鮮面）に対して表面硬度が著るが，後に一定の値に収束することが認められる．一しく低下しており，かつ表層の風化度合も一様ではな

方，新鮮面の連打法で得られた Lmax では，打撃回数をいことを示している．

重ねても L 値は一定の傾向を示す．十勝 II-3 の風化面

5Bull. Higashitaisetsu Nature Center, 8: 1-6 (2021)

図 5. 黒曜石礫の表面硬度と内部硬度
表 2. 黒曜石礫の硬度及び風化度合いの平均

3. 黒曜石礫の硬度ができる．そのため両者の比（Ls / Lmax）を求めること

エコーチップで得られた十勝 I，II，III の黒曜石礫によって，礫の風化度合いを表わすことができる．の Ls 及び Lmax を図 5 に示す．十勝 III は，3 タイプの十 勝 III は，3 つ の タ イ プ の 中 で 明 ら か に 高 い 岩

黒曜石の中で最も高い Ls 及び Lmax を示し，その差も小石 硬 度 を 持 ち， か つ 風 化 は ほ と ん ど な い（Ls / Lmax

さいことから，表面はほとんど風化していないことを=0.92）．一方，十勝 II は未風化礫（Ls / Lmax =0.92）と，示している．一方，十勝 I 及び十勝 II の Lmax は，800風化礫（Ls / Lmax =0.52）が存在する．未風化礫は，河～ 900 の間に収まることから，ほぼ同程度の硬度を持床礫から得られた 2 点で，風化礫の 4 点は美蔓礫層かつ黒曜石と考えられる．したがって，礫の硬度だけでら得られた 3 点と河床礫から得られた 1 点である．河は両者を区分することはできない．しかしながら，十床礫から得られた風化礫は，美蔓礫層から洗いだされ

勝 II の Ls は個体差が大きく，800 程度のものと 550て間もないものと推察する．

以下のものが認められる．十勝 I 及び十勝 III は，同一地点で採集しているが，十勝 II については複数地点おわりにで黒曜石礫を得ているため，異なる環境下に堆積したエコーチップ試験機を用いて，十勝 I，II，III タイ礫が混入した可能性が高い．ただし，内部硬度であるプの黒曜石礫の硬度（反発値）を計測した．十勝 III

Lmax はいずれも 800 ～ 900 の間に収まることから，同は他の黒曜石よりも高い硬度を示し，表面はほとんど質の黒曜石礫と判断される．

風化していないことが明らかになった．一方，十勝 Iこれらの平均値を求めたのが表 2 である．十勝 II及び十勝 II は，岩石の硬度がほぼ同じ値（Lmax =800

については，高い Ls を示すもの（以下，未風化礫と呼～ 900）を示すため，硬度の違いで両者を区分するこぶ）と低いもの（以下，風化礫と呼ぶ）を区別して示とは難しい．そのため，野外で両者を見分けるには，した．また，表面硬度である Ls は，内部（新鮮）硬度黒曜石の光沢や斑晶等の特徴を用いるのが有効であである Lmax が風化により硬度低下した値と考えることる．

6

ひがし大雪自然館研究報告

十勝 II は，礫表面の風化度合いに違いが見られた．

第8号

分析 ―黒曜石製遺物の原産地推定に関する研究―．

風化礫は，十勝の最高位地形面を構成する美蔓礫層（中考古学と自然科学，60：57-81．

期更新世，75-50 万年前）に含有されることから，高K r u m b e i n , W. C . , 1 9 4 1 . M e a s u r e m e n t a n d

位地形面の対比を行う上で良い指標となる．一方，未geological significance of shape and roundness of

風化礫は，礫層から洗い出され円磨されることで風化

sedimentary particles. J. Sed. Petrol., 11: 64-72.

層が除去されたか，近年一次原産地から流下してきた

向井正幸・和田恵治，2004．十勝地方から産出するかどちらかであろう．ただし上流域にはダム等の障壁

黒曜石ガラスの化学組成．旭川市博物館研究報告，が存在するため，後者の可能性は低い．

10：47-56．

以上のことから，十勝 III については，色調・光沢・乙幡康之・古戸正行・古戸幸子，2019．十勝の黒曜

斑晶の有無のほかに，岩石硬度が識別に有用な指標と石マップ2019．ひがし大雪自然館研究報告，6：27-なる．今後は，年代の異なる礫層中の黒曜石の硬度を32．

計測し，鍵層に乏しい北十勝の地形面の対比や，礫層

吉谷昭彦，2004．十勝の黒曜岩．31pp．上士幌町ひの供給源の推定など行いたい．

がし大雪博物館，上士幌町．
吉谷昭彦・須田 修・川辺百樹・陶森統一・片山博臣・謝辞涌嶋三奈・上村 暁，1999．十勝地方に産出する黒曜岩の微量元素の組成について．ひがし大雪博物館

琉球大学准教授（当時日本大学）の羽田麻美博士に研究報告，21：1-11．

は，エコーチップ試験機の使用に当たり便宜を図っていただいた．十勝自然史研究会の古戸正行，古戸幸子

Wada, K., Mukai, M., Sano, K., Izuho, M., Sato,

両氏には十勝 II タイプの黒曜石を提供していただいH., 2014. Chemical composition of obsidians in

た．ここに記し感謝の意を表します．

Hokkaido Island, northern Japan: the importanceof geological and petrological data for source
studies. In: Ono, A., Glascock, M.D., Kuzmin,

引用文献
青木 久・松倉公憲，2004a．エコーチップ硬さ試験機

Y.V., Suda, Y. (Eds.), Methodological Issues forの紹介とその反発値と一軸圧縮強度との関係に関す

Characterisation and Provenance Studies ofる一考察．地形，25：267-376．

Obsidian in Northeast Asia. Archaeopress, Oxford,
pp. 67-84.

青木 久・松倉公憲，2004b．エコーチップ硬さ試験機による青島砂岩の表面風化層の強度把握．地形，藁科哲男・谷島由貴，1992．新しく判明した黒曜石の25：371-382

産地．郷土と科学，105：1-6．

金成太郎・杉原重夫・長井雅史・柴田 徹，2010．北Zingg, T., 1935. Beitrage zur Schooter-analyse. Min.

海道・東北地方を原産地とする黒曜石の定量・定性

Petrog. Mitt. Schweiz., 15: 39-140.

SummaryThe rock hardness of three types obsidian gravel from the Tokachi region, were measured using
the Equotip. As a result, Tokachi type-III obsidian has the highest hardness, and was hardly
weathered. Since Tokachi type-I and type-II show almost the same hardness, it is difficult todistinguish between them by hardness. In addition to the existing factors (color, conchoidal
fracture, phenocrysts, etc.), it became clear that the hardness of rocks is an effective index for
distinguishing between Tokachi type-II and type-III.