地球環境研究，Vol.26（2024）

光ルミネッセンス法を用いた縄文土器の被熱温度推定に関する試み
下

岡

順

直＊

小

林

謙

一＊＊

キーワード：縄文土器、時期差、部位、断面、光ルミネッセンス（OSL）、被熱温度推定

１．はじめに縄文土器の焼成温度の推定に関する研究は、これまでない。縄文土器の焼成温度情報をより探究することは、時期ごとに複雑な造形美を創出した縄文土器生産技術を解明する一端を担うと考えた。

も数多く行われてきた。江藤（1963）は熱収縮率を測定

本研究では、光ルミネッセンス（optically stimulated

し、縄文土器の焼成温度は550℃近傍と推定した。梅田

luminescence, OSL）法を用いた縄文土器の被熱温度推（1967；1968）は示差熱分析と加熱減量、熱膨張収縮な定を行った。そして、縄文時代早期から晩期における土ど熱的性質について検討を行い、縄文土器は200℃前後

器片を用いて、土器の被熱温度に作成時期ごとの差（時で乾燥膨縮を示し、一般に600℃付近で結晶水放出によ期差）が生じていたのか観察した。また、縄文土器の口る膨縮が認められ、焼成温度の上限が約600℃の低温焼

縁部、胴部、底部の部位ごとに被熱温度が異なるかにつ成のものが多いと結論づけている。新井（1973）は、露いても検討した。さらに、阿部（1995）の論考を検討す

天における焚火の炎の温度を測定するために、三種の釉るため、縄文時代早期の土器片を用い、土器断面の色調薬を用いた「モデル板対照測定法」を行い、800〜950℃が赤褐色と黒褐色に異なることと、焼成温度との相関関の間であることを確認した。ただし、この温度は焚火の係について、OSL 特性を用いて分析を行った。

炎の温度であり、土器そのものの吸収温度とは別であるとしている。大沢・二宮（1983）は、縄文土器は500℃に達していないものも認められるが、土器胎土の酸化ア

２．OSL 法による被熱温度推定

ルミニウム抽出法による結果では800℃を中心として結晶は放射線損傷を受けることにより、価電子帯では700〜850℃程度に収まるとした。また、いろいろな方法

電子と正孔の対が生成される。生成された電子は伝導帯に基づくデータから推論し、700〜900℃あたりと考えるに励起された後、電子捕獲中心に捕獲され、正孔は正孔のが妥当とした。その一方で、阿部（1995）は、縄文土中心に捕獲される。その後、励起エネルギーである熱や器の製作実験を行い、器体が赤透色になるまで焼かず、光の刺激を受けることで電子が正孔と再結合するときに器体の全面が赤化する程度の10分間のみ焼成とした場合、発生する光をルミネッセンスという。ルミネッセンスを

最高温度は680℃を記録したが、焼成時間の大半は500〜年代測定に応用するには、熱や光によってゼロリセット

550℃の間を記録したと報告しており、縄文土器の焼成されてから現在までに蓄積したルミネッセンスの発光強温度は500〜600℃で10〜15分程度の焼成であったと仮説度から見積もった被ばく線量（蓄積線量）を、１年間にを呈示した。そして、器体の保水性と煮沸時の熱効率を結晶が被ばくする放射線量（年間線量）で除することで、高めるとされる土器断面の黒化層（炭化層）は、「土器ゼロリセット後の経過年代を求める方法がルミネッセン

焼きの火」である土器の焼成時間と温度に相関し、「料ス法として利用されてきた（Kennedy and Knopff 1960 ;理の火」で直接土器を焙って出来た赤化層が器体破損のHuntley et al . 1985）。

要因になったという見解を示した。

ル ミ ネ ッ セ ン ス 法 は、 一 般 に は 熱 ル ミ ネ ッ セン ス

以上のように、縄文土器の焼成温度については、いま（Thermoluminescence, TL）や OSL による年代測定（例だ500〜900℃程度と幅広い温度情報の提示にとどまってえば、長友 1999；下岡 2018）に用いられるが、温度のいるに過ぎない。また、時期や型式の段階ごとの焼成温関数としてルミネッセンス計測をすることから、石英や度の変化・変遷に関する詳細な温度データは得られてい長石など測定対象鉱物の被熱履歴を推定する方法として＊＊＊

立正大学地球環境科学部
中央大学文学部1

光ルミネッセンス法を用いた縄文土器の被熱温度推定に関する試み（下岡・小林）

も利用されてきた（例えば、長友ほか 2003；西村ほか
評価方法については、TL グローカーブ形状法や TL 感度法、OSL 感度変化法などがある（小畑・下岡 2015）。
OSL 感 度 変 化 法 で は、 鉱 物 に 光 刺 激 を し て 得 ら れ る
OSL 信号が露光のみで加熱が生じなければ放射線量に対する OSL 強度はほぼ変化しない（Rhodes 2011）とされ、このような特性を活かして被熱温度推定を行う。また、OSL 感度変化法は測定する試料の扱いが容易で、かつ対象物が露光していても被熱履歴の評価が可能という利点をもつ。下岡ほか（2023）では、焼成考古遺物を対象に、OSL 感度変化法とＸ線回折分析によって評価
した被熱温度データを比較した結果、整合性のある結果が得られたことから、OSL 法による被熱温度推定の有効性を確認した。
OSL 感度変化法による被熱温度推定の判定は、以下の方法で行う。過去の被熱温度を T0、電気炉による加熱処理温度を T1とする。また、紫外光から赤外光まで

Normalized OSL Intensity

2007；下岡 2016）。ルミネッセンスを用いた被熱履歴の

2

1

0

600

400

800

1000

Heated temperature (°C)
図１

ほぼ太陽と同じ分光分布をもつ人工太陽照明灯による人加熱再現実験

工太陽システム（下岡ほか 2008）を用いて光照射する

結果、600℃までは OSL 強度比は１を下回るが、700℃

露光処理をして OSL 信号を人為的にゼロリセットした試では OSL 強度比がほぼ１となり、800℃以上で OSL 強度料を「露光試料」、段階的に加熱処理を行った測定試料比が１を超えた。このことから、OSL 感度変化法によを「加熱処理試料」とする。OSL 感度変化法では、同る被熱温度推定の判定では、被熱温度は700〜800℃と推一試料で同じ被ばく放射線量のとき、電気炉による加熱

定でき、被熱した温度を再現可能である（下岡 2020a）。

処理温度が過去の被熱温度を超えない、すなわち T0＞
T1もしくは T0 ＝ T1の場合、「露光試料」の OSL 強度に対して「加熱処理試料」の OSL 強度の感度変化はほとんど生じないもしくは小さい。これに対して、電気炉に３．OSL 測定3-1．分析試料について

よる加熱処理温度が過去の被熱温度を超えた、すなわち分析試料の一覧を表１に示す。被熱温度の時期差の評

T0＜ T1の場合、OSL 強度は感度変化を生じ、「露光試価については、山形県羽黒神社西遺跡で出土した縄文時料」に対して「加熱処理試料」は系統的に変化する。そ代早期土器６点（H_p1〜 H_p6）、前期土器１点（H_p7）、

こで、OSL 強度が「露光試料」とほぼ同じで一定に維中期土器１点（H_p8）、晩期土器１点（H_p9）の合計

持された後に OSL 強度が増加へ変化する温度に着目す９点を比較に用いた。

ると、過去の被熱温度は OSL 強度の感度が増加へ変化

縄文土器の部位ごとの被熱温度変化については、山梨

する温度付近であると推定できる。つまり、OSL 強度

県大日野原遺跡から５点（O_p1〜 O_p5）、福島県和台が低温側からみて感度の増加変化を起こし、かつ、「露遺跡から３点（W_p1〜 W_p3）の合計８点を比較に用

光試料」の OSL 強度を超える最初の変化点付近を被熱いた。部位別としては、土器口縁部２点（O_p1、O_温度として推定する。

p4）、土器胴部４点（O_p2、O_p3、W_p1、W_p3）、土

例えば、電気炉を用いて試料を700℃に人為的加熱処

器底部２点（O_p5、W_p2）である。

理したものに対して、加熱温度の推定ができるかの再現

縄文土器断面の色調と焼成温度との関係については、実験を試みた。まず、400〜1,000℃まで100℃刻みで段K 遺跡から出土した縄文時代早期の土器片２点（K_p1〜

階加熱したものをOSL測定した。図１には、400〜1,000℃

K_p2）を比較した。２点は、土器片断面が赤褐色を呈まで段階加熱した試料の OSL 強度を、700℃に人為的加する試料（K_p1）と黒褐色を呈する試料（K_p2）である。

熱処理した試料の OSL 強度で規格化して示した。その2地球環境研究，Vol.26（2024）

表１

縄文土器試料の考古学情報と推定した被熱温度「ナチュラル試料」

土器型式

部位

被熱温度

H_p1

早期

押型文
（日計式）

胴部

500〜600℃

H_p2

早期

無文

胴部

600〜700℃

H_p3

早期

貝殻文

胴部

600〜700℃

H_p4

貝殻沈線文
早期
口縁部 600〜700℃（常世１式）

H_p5

早期

沈線文

胴部

500〜600℃

H_p6

早期

条痕文

胴部

600〜700℃

H_p7

前期

大木１式

口縁部 500〜600℃

H_p8

中期

大木８式

装飾部 500〜600℃

H_p9

晩期

大洞 C2式

胴部

O_p1

中期

狢沢

O_p2

後期

堀之内１

胴部

600〜700℃

SOLAX XC-100B 形 ） を 用 い て ８ 時 間 露 光 処 理 し て、

O_p3

後期

堀之内１

胴部

800〜900℃

OSL 信号を人為的にゼロリセットした。
「ナチュラル試

O_p4

後期

堀之内１

口縁部 500〜600℃

料」は、露光処理のみで加熱処理無し測定試料（以下、

O_p5

後期

不明

底部

600〜700℃「露光試料」）と、露光処理後に電気炉を用いて300〜

W_p1

中期

大木９

胴部

700〜800℃

W_p2

中期

不明

底部

700〜800℃

W_p3

中期

大木９

胴部

600〜700℃

K_p1

早期

不明

不明

700〜800℃

K_p2

早期

不明

不明

400℃未満羽黒神社西遺跡 試料名 時期

大日野原
和台
K

600〜700℃

口縁部 600〜700℃

露光処理：約 14〜30 kℓx で 8 時間

「加熱処理試料」「露光試料」 電気炉で加熱処理
300〜900℃で 1 時間
（100℃間隔）

放射線照射（10 Gy）

OSL 測定図２

OSL 感度変化法による被熱温度推定の測定手順

900℃間で100℃刻みに１時間加熱処理を行った測定試料（以下、「加熱処理試料」）を用意した（図２）。
OSL 測定は、立正大学に設置してある OSL/TL 自動測定装置 NRL-99-OSTL2-KU（下岡ほか 2015）を用いて行った。
「露光試料」と「加熱処理試料」は、小型 X
線管球（下岡ほか 2015）を用いて10 Gy 照射後、OSL測定をした（図２）。OSL 測定条件は、励起波長890±

3-2．試料処理と OSL 測定
測定前の試料処理は、約180ℓx の蛍光灯下で行った。
土器片は、洗浄後の場合は土器表面の除去は行わなかっ

30 nm、検出波長350〜600 nm（半値幅）とし、160℃で60秒間プレヒート（測定前の加熱処理）後、測定温度60℃で100秒間行った（下岡・長友 2001）。

たが、土壌などの汚れなどがあった場合は、小型グライ
ンダーで土器表面を薄く削り落とした。そして、土器片が50 g 前後と大きかったときは、岩石カッターを用いて３〜10 g 程度を切り出して試料とした。

４．結果測定した40〜80秒間の OSL 強度を積算し、「加熱処理

まず、乳鉢を用いて土器片を粉砕し、標準ふるいで50試料」の OSL 強度を、「露光試料」の OSL 強度で規格化µm 以下の粒子のみを選別した。K 遺跡の２試料は、大した。測定した縄文土器ごとに、段階加熱による OSL

きさが３cm 以下であったため、標準ふるいで50 µm 以

感度変化の結果を図３〜５に示す。

上の粒子を選別した。次に、10％過酸化水素水処理を一

羽黒神社西遺跡の OSL 測定結果を、以下に示す（図晩行って有機物を除去し、20％塩酸による処理を60分間

３）。H_p1は、500℃までは OSL 強度比は１を下回るも行って炭酸塩鉱物を除去した。最後に、超純水で洗浄ししくはほぼ１であるが、600℃では OSL 強度比が１を超て乾燥した。K 遺跡の２試料は、塩酸処理後に、永久磁えた。H_p2は、600℃までは OSL 強度比は１を下回るが、石を用いて磁性鉱物を除去し、非磁性鉱物のみを抽出し700℃では OSL 強度比が１を超えた。H_p3は、600℃また（以下、「ナチュラル試料」）。

では OSL 強度比は１を下回るもしくはほぼ１であるが、「ナチュラル試料」はガラスシャーレに移し、約14〜700℃では OSL 強度比が１を超えた。H_p4は、600℃ま30 kℓx に設定した人工太陽システム（セリック社製

では OSL 強度比は１を下回るもしくはほぼ１であるが、3

Normalized OSL Intensity

光ルミネッセンス法を用いた縄文土器の被熱温度推定に関する試み（下岡・小林）

H_p1

H_p2

H_p3

H_p4

H_p5

H_p6

H_p7

H_p8

H_p9

Heated temperature (°C)
図３4

羽黒神社西遺跡試料の段階加熱による OSL 強度の感度変化

Normalized OSL Intensity

地球環境研究，Vol.26（2024）

O_p1

O_p2

O_p3

O_p4

O_p5

W_p1

W_p2

W_p3

Heated temperature (°C)
図４

大日野原遺跡試料と和台遺跡試料の段階加熱による OSL 強度の感度変化5Normalized OSL Intensity

度（℃） 光ルミネッセンス法を用いた縄文土器の被熱温度推定に関する試み（下岡・小林）

K_p1

K_p2

Heated temperature (°C)
図５

K 遺跡試料の段階加熱による OSL 強度の感度変化

700℃では OSL 強度比が１を超えた。H_p5は、500℃ままで OSL 強度比は１を下回るが、800℃で OSL 強度比がでは OSL 強度比は１を下回るが、600℃では OSL 強度比１を超えた。K_p2は、400℃以上ですべて OSL 強度比がが１を超えた。H_p6は、600℃までは OSL 強度比は１を１を超えていた。

下回るが、700℃では OSL 強度比が１を超えた。H_p7は、500℃までは OSL 強度比は１を下回るもしくはほぼ１であるが、600℃では OSL 強度比が１を超えた。H_p8は、５．考察

500℃までは OSL 強度比は１を下回るもしくはほぼ１で以上の結果をもとに、前述した OSL 感度変化法の判あるが、600℃では OSL 強度比が１を超えた。H_p9は、定方法を用いて、各縄文土器の被熱温度を推定した。推600 ℃ ま で は OSL 強 度 比 は １ を 下 回 る が、700 ℃ で は定した被熱温度の一覧を表１に示す。

OSL 強度比が１を超えた。

羽黒神社西遺跡の縄文土器については、H_p1では約

大日野原遺跡および和台遺跡の OSL 測定結果を、以500〜600℃程度、H_p2では約600〜700℃程度、H_p3で下に示す（図４）。O_p1は、600℃までは OSL 強度比はは約600〜700℃程度、H_p4では約600〜700℃程度、H_p5１を下回るが、700℃では OSL 強度比がほぼ１で、800℃

では約500〜600℃程度、H_p6では約600〜700℃程度（以では OSL 強度比が１を超えた。O_p2は、600℃までは上、縄文早期）、H_p7（縄文前期）では約500〜600℃

OSL 強度比は１を下回るもしくはほぼ１であるが、700℃

程度、H_p8（縄文中期）では約500〜600℃程度、H_p9

以上では OSL 強度比が１を超えた。O_p3は、800℃まで（縄文晩期）では約600〜700℃程度に被熱した可能性がは OSL 強度比は１を下回るが、900℃では OSL 強度比が示された。本研究では、縄文土器片から推定された被熱１を超えた。O_p4は、500℃までは OSL 強度比は１を下

温度は約500〜700℃程度であり、先行研究が推定する温回るが、600℃では OSL 強度比がほぼ１で、700℃以上

度範囲と符合する結果であった。なお、今回の結果では、では OSL 強度比が１を超えた。O_p5は、600℃まではどの土器資料も600℃付近もしくはそれ以下の焼成温度

OSL 強度比は１を下回るが、700℃では OSL 強度比がほであり、縄文時代早期から晩期にかけて被熱温度に大きぼ１で、800℃ではOSL強度比が１を超えた。W_p1は、な変化はみられなかった。縄文時代の土器の焼成は野焼

700℃ま で は OSL 強 度 比 は １ を 下 回 る が、800 ℃ で はきである（潮見 1988）ことから、焼成技術についてはOSL 強度比がほぼ１で900℃では OSL 強度比が１を超え時期間で大きな変化がなかったことに起因していると考た。W_p2は、700℃までは OSL 強度比は１を下回るが、える。ただし、縄文時代中期末とされる焼成粘土遺構の800℃では OSL 強度比が１を超えた。W_p3は、600℃ま

被熱履歴測定では、焼成粘土の被熱が900℃と450℃といでは OSL 強度比は１を下回るが、700℃以上では OSL 強

う結果が報告されている（岡田・河本・小畑 2023）。今

度比が１を超えた。

後は、このような報告データにも注視し、縄文土器の被K遺跡のOSL測定結果を、以下に示す（図５）。どちらの試料も誤差が大きくばらつくものの、K_p1は、700℃

6

熱温度についてさらに検討していきたい。
大日野原遺跡および和台遺跡の縄文土器試料について

地球環境研究，Vol.26（2024）

は、O_p1で は 約600〜700 ℃ 程 度、O_p2で は 約600〜

感度変化法を用いた被熱温度推定はこのような研究にと700℃程度、O_p3では約800〜900℃程度、O_p4では約ても有効であり、今後もデータを蓄積していきたい。

500〜600℃程度、O_p5では約600〜700℃程度、W_p1では 約700〜800 ℃ 程 度、W_p2で は 約700〜800 ℃ 程 度、

謝辞

W_p3では約600〜700℃程度に被熱した可能性が示され本稿は、２件の学会発表（下岡・大場 2020；下岡・た。O_p4は口縁部にあたり、被熱温度は600℃以下とい長井・小林 2021）、および３件の発掘調査報告（下岡・う結果であった。これ以外は、いずれも700℃前後、も小林 2020a；2020b；下岡 2020b）のデータを再整理し、しくは700℃以上の高温による熱履歴があったという結

一部加筆修正してまとめ直したものである。大場正善博

果になった。これら土器が調理に利用されていたとする

士と長井謙治博士には、縄文土器についてご教示いただと、炉に据えられた場合、口縁部が直火の火からやや遠いた。また、匿名査読者からのコメントにより、本稿はくなることの影響も考えられるが、推測の域を超えない。

改善された。記して感謝申し上げます。

土器資料の熱履歴については、縄文土器の用途解明にも

本 研 究 に は、 日 本 学 術 振 興 会 科 研 費 基 盤 研 究（C）

関わることから、出土状況などと絡めて更に考察を深め

21K00974、 基 盤 研 究（B）18H00744、 基 盤 研 究（A）たいと考える。

22H00019のそれぞれ一部を使用した。

K 遺跡の縄文土器試料については、K_p1では約700〜800℃程度で被熱した可能性が示された。K_p2の加熱実

引用文献

験では、400℃以上に熱を被っていない結果となった。

阿部芳郎（1995）土器焼きの火・料理の火−縄文土器にみこれらより、土器断面が赤褐色を呈する K_p1は相対的られる使用痕跡と器体の劣化構造−．考古学研究，42-3，に高温での被熱があったとされ、土器断面が黒褐色を呈する K_p2では相対的に低温（400℃未満）での被熱もし
くは被熱はほとんどない可能性が示された。これら結果
は、阿部（1995）の論考を支持するものであり、重要な

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てさらに検証を進めたい。

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６．まとめ
OSL 感度変化法を用いて、縄文土器の被熱温度推定を行った。その結果、縄文土器から推定された被熱温度は、先行研究と符合する結果であった。そして、時期ごとの縄文土器の被熱温度では、大きな変化はみられなかった。
縄文土器の部位では、口縁部よりも胴部や底部のほうがやや被熱温度が高い傾向が見られた。土器断面の色と被熱温度の相関については、土器の断面が黒色だと比較的低温での被熱であり、土器の断面が赤色だと高温での被熱であるという先行研究を支持する結果となった。
ただし、今回の結果は一例であり、より多地域における縄文土器の時期ごとの被熱温度を推定するとともに、器種・器形および土器の部位でどのような焼成温度情報を示すか、分析を系統的に継続する必要があるだろう。
しかしながら、考古資料は貴重な埋蔵文化財であるので、縄文土器の物理的な破壊分析を数多く行うことは難しい。
今後は、分析に使用する試料の量を最小限にする手法についての検討も必要である。課題もあるものの、OSL

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科学会第38回大会研究発表要旨集，90-91.
下岡順直・高井康宏・中村直子・中村大介・小林謙一（2023）
光ルミネッセンス特性とＸ線回折を用いた焼成考古遺物の下岡順直・長友恒人・小畑直也（2008）残存 TL を評価した
TL 年代測定法の改良とそれを利用したレス堆積物の TL
年代と OSL 年代の比較．奈良教育大学紀要，57，49-54.
下岡順直・波多野智・田邊和明・森美比古・青木智史・阪江修（2015）OSL/TL 自動測定装置 NRL-99-OSTL2-KU の設計

被熱温度推定の試み．地球環境研究，25，15-22.
梅田甲子郎（1967）日本古代土器の熱的性質について（その１）．奈良教育大学紀要，15-2，61-67.
梅田甲子郎（1968）日本古代土器の熱的性質について（その２）．奈良教育大学紀要，16-2，47-52.

Assessing Jomon pottery firing temperatures using a propertyof optically stimulated luminescence
SHITAOKA Yorinao ＊ , KOBAYASHI Ken’ichi ＊＊＊Faculty of Geo-environmental Science, Rissho University＊＊
Faculty of Letters, Chuo University

Abstract：
Jomon pottery firing temperatures were estimated based on sensitivity changes of optically stimulated
luminescence（OSL）. Earlier studies have presented wide ranges of information about Jomon pottery firing
temperatures of 500–900℃. Therefore, after estimating temperatures at which Jomon pottery from various periods
were subjected to heat, we elucidated differences in the firing techniques of the different periods. We observed
whether site-dependent differences can be ascertained in the Jomon pottery firing temperatures. Moreover, weanalyzed the correlation between the pottery cross-section color and the temperature at which it was fired.
Results showed no differences in pottery firing temperatures from one period to another, but slight differenceswere found in the pottery firing temperatures from one Jomon pottery section to another. Results of correlation
between the color of the Jomon pottery cross-section and the heat exposure temperature from an earlier study
indicated that a black pottery cross-section is associated with low-temperature heat exposure and that a red
pottery cross-section is associated with high-temperature heat exposure.
Key words： firing Jomon pottery, differences by different periods, parts, cross-section,
optically stimulated luminescence（OSL）,temperature8