秋田大学大学院工学資源学研究科研究報告

秋田大学
大学院工学資源学研究科

研

究

報

告

第 36 号

第三十六号
A-MFMによる交流磁場のストロボ磁場計測画像（解説：齊藤，pp.1-8）

秋田大学大学院工学資源学研究科〒010-8502 秋 田 市 手 形 学 園 町 1 - 1
http://www.eng.akita-u.ac.jp/

平成 二十七 年

平成27年10月発行

玉川ダム底質第３層

玉川ダム底質

田沢湖底質

採取された柱状コアサンプルの写真と分画位置（資料：布田 他，pp.49-53）

田沢湖底質第４層採取された柱状コアサンプルのSEM写真ISSN 2186-1382

秋田大学 大学院工学資源学研究科

研 究 報 告第 36 号
平成 27 年 10 月

目

次

解説
高分解能・交番磁気力顕微鏡の開発とその磁性材料・磁気デバイスへの応用 ··········································· 齊藤準1

研究報告
秋田県北部峰浜地域に分布する上部鮮新統〜下部更新統の浮遊性有孔虫化石層序···················································································山﨑誠，小松優子，福永里実，佐藤時幸

9

量子論における摂動展開と非摂動量子効果の不思議な関係〜Resurgence 展開と複合ソリトン配位〜·········· 三角樹弘

15International Cooperation to Spread Mosquito Nets: Case Studies in Tanzania and Bangladesh·······························································································Yoshio AIZAWA, Hiromi TSUBOI27

A Study on Legislative and Administrative Factors behind Informal Artisanal and Small-scale Gold Mining (ASGM) in Tanzania·····················································································································Yoshio AIZAWA

35

生徒指導における「段階的指導」の効果と課題－2 高校の管理職教員へのインタビュー調査から－····················································································································· 井陽介, 鈴木翔

41

田沢湖，玉川ダム湖の底質堆積物の特性調査·········································布田潔，生魚利治，鈴木純恵，成田修司

49

研究論文目録（2014） ·································································································································

55

平成 26 年度博士論文題目リスト ···················································································································

89

平成 26 年度修士論文題目リスト ···················································································································

90

資料

秋田大学 大学院工学資源学研究科

編集委員会材料工学専攻大 口 健 一（委 員 長）地球資源学専攻

大 場司

環境応用化学専攻

小笠原 正 剛生 命 科 学 専 攻

田 村拓

材 料 工 学 専 攻棗

情 報 工 学 専 攻

内 海 富 博機 械 工 学 専 攻巖 見 武 裕電気電子工学専攻

佐 藤 祐 一

土木環境工学専攻

荻 野 俊 寛共同ライフサイクル
デザイン工学専攻

髙 橋

理工学研究センター

網 田 和 宏数理科学コース

小 林 真 人護

千 修

解説論文の企画の意図

研究報告編集委員会

本号では、理工学研究センターの齊藤準先生に解説記事をご寄稿頂きました。お寄せ頂いた記事に関する齊藤先生のご研究「交番磁気力顕微鏡の開発と磁気デバイスの高分解能磁区観察」は、平成２３～２６年度「科学技術振興機構の先端計測の先
端計測分析技術・機器開発プログラム」に採択されました。その研究開発の成果は、秋田大学にとって大きな成果であることから、齊藤先生は今年度「特別貢献教授」に就任されました。齊藤先生のご研究を紹介する本企画が、読者の皆様のご活動を発展させる上でお役に立てれば幸いです。

1

秋田大学大学院工学資源学研究科研究報告，第36号，2015年10月

解説

高分解能・交番磁気力顕微鏡の開発とその磁性材料・磁気デバイスへの応用齊藤 準**Development of high-resolution alternating magnetic force microscopy andits application to advanced magnetic materials and devices
Hitoshi Saito
Abstract
We have developed novel magnetic force microscopy named as alternating magnetic force microscopy (A-MFM) for DC
and AC magnetic fields imaging with ultra high spatial resolution of less than 5 nm. A-MFM utilizes frequency modulation of
cantilever oscillation induced by applying off-resonant alternating magnetic force to high sensitive homemade magnetic tip.
A-MFM is the first magnetic force microscopy which enables near-surface magnetic imaging. A-MFM has several new
functionalities such as, a) zero detection of magnetic field, b) polarity detection of magnetic field, c) stroboscopic AC magnetic
field imaging and d) vector DC magnetic fields imaging with selectable measuring axis.

１．はじめに磁気力顕微鏡（Magnetic Force Microscopy; MFM）
は汎用の磁区観察ツールとして，様々な磁性材料や磁気デバイスの磁区構造の観察に広く用いられている ． MFM は 非 接 触 原 子 間 力 顕 微 鏡 （ Non-Contact
Atomic Force Microscopy; NC-AFM）の一形態であり，探針に磁性体を用いることで，観察試料が発生する
磁場勾配を磁気力として検出する．磁気力は遠距離力であるので，MFM では観察試料が非磁性体で被覆されていても磁区観察を行うことができ，空間分解能は数 10 nm に達している(1)．近年の高密度磁気記録技術やナノサイズ磁性体に係わる研究の進展等により，MFM にはさらなる高分解能化と高機能化が求められている．本報告では，MFM の高分解能化および高機能化を目的として，我々が近年，(独)科学技術振興機構の先端計測分析技術・機器開発プログラムの下で開発を進めてきた，交番磁気力顕微鏡（Alternating Magnetic Force Microscopy; A-MFM）の進捗とその磁性材料・磁気デバイスへの応用例について述べる．

Table 1 Characteristics of conventional MFM andalternating MFM.

２．交番磁気力顕微鏡の特徴および計測原理
Table 1 に，交番磁気力顕微鏡と汎用の磁気力顕微
鏡との性能比較を示す．以下では汎用の磁気力顕微鏡を汎用 MFM と略称する．汎用 MFM の測定対象は
主に直流磁場である．汎用 MFM では，計測感度が高くなる真空雰囲気中（探針振動の際の空気粘性が小さくなる）での計測においても，空間分解能は 10 nm
程度に留まっている(1)．その主な理由は，磁気力が大きく，かつ磁気力分布が急峻になる試料表面近傍での磁気力計測が汎用 MFM では困難であるからである．試料表面近傍では，表面近傍のファンデルワー
ルス力等の近距離力が遠距離力である磁気力より大きくなるため，汎用 MFM では，磁気力が主となる探2015 年 8 月 26 日受理
秋田大学大学院工学資源学研究科附属理工学研究センター，Research Center for Engineering Science, Graduate
School of Engineering and Resource Science, Akita
University**

Conventional MFM

Alternating MFM

Measuring
ObjectMainly DC magnetic field

DC magnetic fieldby soft magnetic tip
AC magnetic fieldby hard magnetic tip

Detecting
Signal【Scalar Signal】
Change of cantilever
oscillation signal(amplitude, phase,resonant frequency)
caused by magnetic force【Vector Signal】
Frequency modulation
signals of cantilever
oscillation (amplitude &phase, in-phase &quadrature signals) caused
by off-resonant alternating
magnetic force

Magnetic
measurement
near sample surface

×(masked by strong shortrange forces）○

Zero detection ofmagnetic field×○

Polarity detection ofmagnetic field×○

Spatial resolution

10 nm～

5 nm～(Vacuum atmosphere isneeded for highresolution.）（in air atmosphere）

Vector measurementof DC magnetic field

×○

Stroboscopic
measurement of AC
magnetic field

×

○

2

齊藤

準

 ( F0 (m0 ))sin(0t )  ( F0 (m0 ))
針試料間距離まで探針を遠ざけて計測を行う必要が(2)(k0m (m0 )) (cos[(0  m )t ]  cos[(0  m )t ]))ある．さらに汎用 MFM では，探針を遠ざけたとしても，磁気力の単独検出および磁気力のゼロ検出は，空間分解能の向上に有効となる探針試料間距離が磁気力に近距離力が加わっているために困難である． 小さな領域では，磁性体探針の磁化が探針の長手方
一方，A-MFM の測定対象は直流磁場および交流磁向に向いている場合に探針先端の磁極の寄与が大き場である．A-MFM では試料表面近傍において磁気力
くなる単磁極型で近似できる．このとき，磁性探針
acのみの検出が可能であり，最近では先鋭な高分解能の振動方向である z 方向に交流磁場 H z を印加した探針の開発により 5 nm 以下の空間分解能が大気雰囲場合の磁性探針の実効的バネ定数の時間変化  k m (t )気において得られている．また，磁気力の振幅情報の一般式は次式で与えられる．ここでは，カンチレに加えて位相情報も利用できるので，後に述べるよ
バーのバネ定数は異方的であり，試料面に垂直方向
うに，直流磁場に関してはベクトル磁場計測が，交の z 方向のみに変形すると仮定している．また，試
dc
流磁場に関してはストロボ磁場計測が可能になる．
料面に垂直方向の直流磁場 H z も考慮している．
km (t )  Fm (t ) z 
A-MFM の計測原理を述べる．強制振動しているカdcac  z ((qtip qtipcos(mt ))( H zdc  H zac cos(mt ))ンチレバーの一端に形成されている磁性探針にカンdcac (qtip(H zdc z )  (qtip2) (H zac z ))チレバーの共振周波数と異なる非共振の交番磁気力
(3)
ac
dc
dc
ac
(qtip (H z z )  qtip (H z z ))cos(mt )を加えると，カンチレバー振動に周波数変調が発生
ac(2)
 (qtip
2)(H zac z ) cos(2mt )する ．カンチレバーをその共振周波数 0 近傍で励dc
dc
振した場合には，カンチレバー振動の振幅は変化せ
ここで， Fm (t ) は探針に働く磁気力， qtip は H z にacず，カンチレバー振動の周波数のみが，加えられたより探針が磁化して探針先端に生じる直流磁極，qtip
ac
交番力の周波数で時間変化する．したがって，交番
は H z により探針が磁化して探針先端に生じる交流
磁気力によるカンチレバー振動の位相情報を利用し磁極である．式 (3)では探針の磁化が磁場に対して線た磁場計測が可能になる．なお，カンチレバー振動
形応答することを仮定している．
の振幅情報は，汎用の磁気力顕微鏡と同様に探針試
A-MFM では，１）交流磁場計測用にハード磁性探
料間距離を一定に保つように制御するのに利用でき針を，２）直流磁場計測用にソフト磁性探針を用いる．
る．これらの場合に対応する式(3)を以下に述べる．
MFM の磁性探針に，非共振の交番磁気力（角周波数 m ）を印加すると，カンチレバーのバネ定数は実2.1 ハード磁性探針を用いた交流磁場計測
保磁力が大きく角形比が１の理想的なハード磁性
効的に変化し，カンチレバー先端の磁性探針の運動(2)
探針では探針磁極は以下の条件を満たす．
方程式は次式で与えられる ．
dc
ac
2
2
m(d z (t ) dt )  m  dz (t ) dt qtip 1, qtip
 0 このとき式(3)の時間変化項は，dcmkm (t )  qtip (H zac z )cos(mt ) (k0  k0 cos(m t )) z (t )  F0 cos(0t )(1)(4)
ここで， m は探針の有効質量，  は振動の減衰定となり，観察試料（ソフト磁性材料等）から発生すacmる交流磁場勾配 (H z z ) cos(m t ) の計測が可能にな
数， k0 は探針固有のバネ定数， k0 は交番磁気力により周期的に変化する探針の実効的なバネ定数の振る(2)-(6)．ハード磁性探針の磁化が交流磁場で変化する
ac
幅， m は交番磁気力の角周波数， F0 および 0 は探場合には， qtip  0 となり， km (t ) にacac(qtip 2)(H z z ) cos(2mt ) 成分が加わる．ハード磁性
針に機械的に加える励振力の振幅および角周波数である． z 方向は探針の振動方向であり，通常の探針のハード磁気特性が交流磁場の計測に際し十分であるかどうかは， cos(2mt ) 成分を変調源とした周NC-AFM では探針を観察する試料面に垂直方向に励振する．
波数変調が小さいかどうかにより判断することがで探針の強制振動の運動方程式に，バネ定数が交番
きる．
m
磁気力により見かけ上変化する項（ k0 cos(m t ) ）が2.2 ソフト磁性探針を用いた直流磁場計測
加わるところが，A-MFM の汎用 MFM との差異であm
ソフト磁性探針に空間的に一様な交流磁場を外部る． k0 が探針固有のバネ定数 k0 と比較して小さなacmから印加して探針先端の磁極を qtip cos(m t ) のように場合（ k0  k0 ）には，磁性探針の振動は次式で与えられ，探針振動に狭帯域の周波数変調が発生する(2)． 周期的に変化させる．観察試料をこの交流磁場によz (t ) ( F0 (m0 ))sin(0t  (k0m (m0 )) cos(m t ))り磁化が変化しないハード磁性材料とすると，観察3

高分解能・交番磁気力顕微鏡の開発とその磁性材料・磁気デバイスへの応用

試料からは交流磁場が発生せず，外部から印加する
ac
交流磁場は空間的に一様であるので， (H z z )  1となり，式(3)の時間変化項は，ac
km (t )  qtip
(H zdc z )cos(mt )(5)となるので，ハード磁性材料から発生する直流磁場dc
勾配 (H z z ) の計測が可能になる (7)-(9)．
さらに，A-MFM の汎用 MFM と大きく異なる特徴
として，汎用 MFM が磁気力の変化に伴うスカラー信号である探針振動の変化量（共振周波数，振動振幅，
振動位相）を検出するのに対して，A-MFM では，交番磁気力により誘起される周波数変調信号を周波数復調後にロックイン検出したベクトル信号（周波数復調信号の振幅 R および位相  ，またはロックインの参照信号に対する同相成分 X および直交成分 Y ）を検出する．ここでベクトル信号間の関係は，iR e  X  i Y で与えられる．
A-MFM ではこのベクトル信号に着目することにより，３）交流磁場計測ではストロボ磁場計測 (6)が，４）直流磁場計測ではベクトル磁場計測 (10)が実現できる．
2.3 交流磁場のストロボ磁場計測
磁気記録ヘッド等において，交流電流 I 0 cos(m t )を励磁コイルに印加して，試料を構成する強磁性体から交流磁場を発生させている場合，試料の磁化は時間変化している．交流磁場が試料の磁化の回転磁化成分により発生している場合，回転磁化は交流電流と位相が同一の同相磁化成分, M 0 cos(m t ) と，位相が 90°異なる直交磁化成分, M 0 sin(m t ) をもつので，これらの磁化成分が発生する交流磁場の位相は90°異なる．したがって式(3)の時間変化項は次式で与えられる．
dckm (t ) qtip(H zac ( M 0 cos(mt )) z ) H zac ( M 0 sin(m t )) / z ))dc
 qtipcos(m t )(H zac ( M z ) z )dc
 qtip sin(mt )(H zac (M x ) z )近似を高め，ソフト磁性探針を，探針の磁化が外部からの一様な交流磁場により回転する双磁極型探針として定式化する．この場合，探針の磁化は同方向の磁場の勾配を検出するので，実効バネ定数の時間変化項は次式で与えられる．

km (t )  M zac (tip) cos(m t )( 2 H zdc z 2 ) M xac (tip)sin(m t )( 2 H xdc z 2 )ac qtipcos(mt )(H zdc z )
(7)
ac
2 dc
2
 M x (tip)sin(m t )( H x z )したがって， km (t ) は外部からの交流磁場源に対し
dcて，位相が同一の同相磁化成分である (H z z ) を含
む第１項と，位相が 90°異なる直交磁化成分である( 2 H xdc z 2 ) を含む第２項をもつ．ロックインアンプを用いてこれらの成分を抽出することでベクトル磁場計測が可能になる．さらにこれら成分の位相を調節することで，試料面から任意の角度をもつ計測軸に対しての直流磁場勾配の計測が可能になる (10)．

３．計測原理システム
A-MFM の交流磁場および直流磁場に対する計測システムの一例を，各々，Fig.1，Fig. 2 に模式図で示す．磁性探針に非共振の交番磁気力を発生させるのに，探針に非共振の交流磁場（角周波数 m ）を加えることは共通である．Fig.1 の交流磁場計測の場合，試料からの交流磁場が，ハード探針先端の直流磁極に加わることで角周波数 m の交番磁気力が発生する (2)．Fig. 2 の直流磁場計測の場合，外部からの交流
磁場が，ソフト磁性探針の磁化を変化させ，試料からの直流磁場と相互作用して角周波数 m の交番磁気力が発生する (7)．ここでは，観察試料は，探針に印加する交流磁場により磁化状態が変化しないものを用いる．これらの磁性探針に加わる交番磁気力が探針振動に周波数変調を生み出す．フォトディテクタ(6)

ロックインアンプを用いてこれらの磁化成分から発生する交流磁場勾配を抽出し，一定間隔で位相を変化させることで，試料磁化から発生する交流磁場勾配の空間分布の時間変化に係わるストロボ磁場計
測が可能になる (6)．
2.4 直流磁場のベクトル磁場計測
2.2 節ではソフト磁性探針を，探針先端の磁極密度が変化する単磁極型探針として扱ったが，ここではFig.1 Schematic diagram of A-MFM for measuring
AC magnetic field gradient.

4

齊藤

準

Fig.2 Schematic diagram of A-MFM formeasuring DC magnetic field gradient.
で検出した探針振動の周波数変調信号を，位相同期
ループ回路（PLL）により周波数復調し，ロックイン
アンプを用いて，参照信号を交流磁場源の出力信号にとりロックイン検出する．画像化信号は，先に述
べた周波数復調信号の振幅 R ，位相  ，または参照
信号に対する同相成分 X ，直交成分 Y から適宜選択することができる．
４．磁性材料・磁気デバイスへの応用
Fig. 3 に，垂直磁気記録用の高磁場収束型磁気記録
ヘッドの交流磁場を A-MFM を用いて観察した，(a)表面形状像，(b)交流磁場の振幅像，(b)交流磁場の位相像，ならびにそれらのラインプロファイル[(d), (e),(f)]，(g) 交流磁場の振幅像のラインプロファイルの空間スペクトラム，を示す．交流磁場像の観察時の探針試料間距離は 2～3 nm である.磁気記録ヘッドに流す交流電流は 80 mA，周波数は 211 Hz とした．観
察雰囲気は大気中である．観察には自作した
FePt-MgO 系ハード磁性探針（磁性膜厚 15 nm）を用いた．観察前にハード磁性探針の磁化が試料面に垂直になるように探針を着磁し，磁場の計測方向を試料面に垂直方向とした．
図(a)の表面形状像の中央に見られる三角形の部分が磁気記録ヘッドの主磁極であり，内部に埋め込まれた薄膜コイルに交流電流を流すことにより強い交流磁場が発生する．主磁極の表面から発生した交流
磁場は，ギャップを通過してトレーリングシールの表面に吸い込まれる．交流磁場は主磁極とトレーリ
ングシールで試料面に垂直な成分（垂直磁場成分）を持ち，ギャップ部分で垂直磁場成分はゼロとなり，試料面に平行で主磁極とトレーリングシールを結ぶ
方向の成分（面内磁場成分）のみとなる．

Fig. 3 A-MFM images of AC magnetic field
gradient [(a), (b) and (c)] and their line profiles [(d),(e) and (f)], the spectrum of AC magnetic field
gradient for a magnetic writing head [(g)].
図(b)の交流磁場の振幅像およびそのラインプロフ
ァイル（図(e)）に見るように，垂直磁場成分はゼロ
信号のギャップを隔てて主磁極とトレーリングシー
ルで極大値をとり，ギャップ近傍でゼロとなっている様子が明瞭に観察されている．また，主磁極で垂直磁場成分の強度が最大になっている．
図(c)の交流磁場の位相像およびそのラインプロフ
ァイル（図(f)）に見るように，位相像は明瞭な明暗の２値画像となっており，位相の値がギャップ部で180°変化していることがわかる．この位相の変化は垂直磁場成分の極性の変化を示しており，次式に対応している．
dcac
km (
t ) qtip (( H z ) z ) cos(mt )dc
 qtip(H zac z ) cos(m t   )(8)
空間分解能を、図(g)の空間スペクトラムを用いて，磁気力 信号 がホワ イト ノイズ レベ ルと等 しく なる高分解能・交番磁気力顕微鏡の開発とその磁性材料・磁気デバイスへの応用

Fig.4 Stroboscopic images of AC magnetic field
gradient from a magnetic writing head using
A-MFM.
（S/N=1）波数に対応する波長の半値と定義して求めると 5 nm 弱と，汎用の MFM での 10 nm 以上と比較して大幅に向上した値が得られた．ここで，高い空間分解能の実現には，15 nm 以下の膜厚で 15 kOe 以
上の保磁力を有する FePt-MgO グラニュラー合金薄膜を均一に極薄形成した探針を用いることが効果的であった．
Fig. 4 に ，汎用型の 磁気記録ヘ ッドにおけ る，
A-MFM による交流磁場のストロボ磁場計測画像を示す (6)．試料面に垂直方向の磁場を，試料面に垂直方向の磁化を持つように着磁した FePt ハード磁性探針を用いて大気雰囲気で計測している．交流磁場像に対して，磁気ヘッドの励磁電源との間の位相をロックインアンプで調整することで，交流磁場の１周期の間の時間変化をストロボ的に観察することができる．磁場の発生源である主磁極部分（ヘッド表面に現れる台形部分が断面方向に奥行きをもつ）では，励磁電流により磁化が１回転するのに伴う磁場変化が観察される．主磁極磁化が試料面に垂直のときには，主磁極面から磁場が発生し，主磁極の側面からは磁場が発生していないのに対して，主磁極磁化が試料面に平行のときには，逆に主磁極の側面から磁場が発生し，主磁極面からは磁場は発生していない．
磁気記録ヘッドでは，磁気異方性付与による磁化の回転軸方向の制御が重要であり，この評価には，ストロボ磁場計測が有効と考えられる．
Fig.5 に，NiFe ソフト磁性探針（NiFe 膜厚 30 nm）
を用いた A-MFM により大気雰囲気で観察した，垂直磁気記録媒体（線記録密度 200 kfci，記録ビット長 125nm）の直流磁場の(a)強度像，(b)極性像，および(c)5Fig.5 A-MFM images of DC magnetic field
gradient [(a), (b)] and (c) their line profiles, (d)topographic and (e) conventional MFM images for aperpendicular magnetic recording medium.
それらのラインプロファイルを示す．同時に図には比較のため真空雰囲気型の汎用 MFM を用いて観察した表面形状像(d)，および A-MFM と同様の探針試
料間距離において観察した磁気像(e)を示す (8)．
図(a)の強度像（ロックインアンプの振幅出力像）
およびそのラインプロファイル（図(c)）では，記録ビットの境界部で信号強度がゼロに近づいていることがわかる．垂直磁気記録媒体の記録ビットの境界では試料面に垂直な磁場（垂直磁場）がゼロで，試料面に平行で隣接する記録ビットに向かう磁場（面内磁場）が最大となることを考慮すると，直流磁場強度像においては垂直磁場が計測されていることがわかる．図(c)の極性像（ロックインアンプの位相出力像）およびそのラインプロファイル（図(d)）では，明暗の２値画像となっている極性像の明部と暗部の位相差は 180°程度であり，垂直磁場の極性が記録ビットの境界部を隔てて反転していることが明瞭に観察される．この極性の変化は次式で説明できる．
acdc
km (
t ) qtip (( H z ) z ) cos(mt )acdc
 qtip (H z z ) cos(m t   )(9)
一方、図(e)の汎用 MFM を用いて，A-MFM と同様の探針試料間距離で観察した磁気像では，記録ビットによる磁気コントラストに，図(d)の表面形状情報が重畳しており，A-MFM において空間分解能の向上に有効となる試料表面近傍では，汎用 MFM では磁場計測が困難であることがわかる．
Fig. 6 に，A-MFM を用いて大気雰囲気で観察した，
高密度垂直磁気記録媒体（線記録密度 500 kfci，記録
ビット長 50.8 nm）の，(a)垂直磁場像（ロックインア
ンプの参照信号に対する同相成分 X の像），(b)表面形状像，(c)記録ビット部分のラインプロファイル，

6

齊藤

準

Fig.7 A-MFM images of DC magnetic field gradient
for a perpendicular magnetic recording medium byrotating the measuring axis.
Fig.6 (a) A-MFM image of DC magnetic field
gradient, (c) its line profiles, (b) topographic image,(d) the spectrum of DC magnetic field gradient for aperpendicular magnetic recording medium.
および(d)そのラインプロファイルから求めた空間ス
ペクトラムを示す (9)．
観察には自作した FeCoSiB 非晶質ソフト磁性探針（磁性膜厚 25 nm）を用いた．探針試料間距離は 2～
3 nm である．外部より探針に印加した交流磁場の強度は 300 Oe，周波数は 89 Hz とした．
図(d)の空間スペクトラムから磁場信号とノイズ強度が等しくなる波長の半値より空間分解能を求めると， 5 nm 弱の高い空間分解能が得られた．高い空間分解能の実現には，高い飽和磁束密度を有する
FeCoSiB 非晶質合金薄膜を均一に極薄成膜した探針を用いることが有効であった．A-MFM は磁場のゼロ検出ができるので，垂直磁場像のラインプロファイ
ルは，磁場のゼロレベルを有しており，同時に磁場の符号の正負は試料面に垂直方向に対して，磁場の上向きあるいは下向きを示している．A-MFM は，高い空間分解能に加えて，磁場極性ならびに磁場の発生源である表面磁極の極性の検出も可能である．
Fig. 7 に，A-MFM を用いて観察した高密度磁気記録媒体のベクトル磁場計測像を示す (10)．観察には自作した Ni-Fe ソフト磁性探針（NiFe 膜厚 30 nm）を用
いた．A-MFM で得られた直流磁場像に対して，ソフト磁性探針を励磁している交流電源との間の位相を
ロックインアンプを用いて調整することにより直流磁場の計測軸を試料面に垂直方向から任意の角度に調整することができる．図の角度は位相調整角である．計測軸方向を変化させることにより，試料面に垂直方向の磁場（ºº）や，試料面に平行方向の磁場（ºº）等の任意の角度をなす計
測軸方向で磁場計測が可能になる．ここで磁場の計
測軸は，記録ビット中央の磁場が垂直磁場成分のみとなる位置で，位相を変化させたときに信号が符号を変える際にゼロを通過する位相角を，磁場の計測

軸が試料面に平行方向であるとして定めた．ベクトル磁場計測手法は，試料から発生する直流磁場の方向を検出するうえで有用な手法と考えられる．
５．まとめ
汎用の磁気力顕微鏡（MFM）で困難であった技術
課題を解決し，空間分解能を向上させるとともに機能を追加した，“交番磁気力顕微鏡”とその磁性材
料・磁気デバイスへの応用例を紹介した．本顕微鏡
は磁性材料・磁気デバイスの微細磁区構造の解析に有用となるものと期待している．
謝辞
本研究は，(株)日立ハイテクサイエンス，日東光器(株)，秋田県産業技術センター，および秋田大学の吉村哲・准教授，木下幸則・助教，江川元太・技術職員，研究グループの博士研究員，学生諸氏との共同研究の成果である．本研究は(独)科学技術振興機構の先端計測分析技術・機器開発プログラムの支援を受けた．ここに関係の方々に深謝する．
参考文献(1) 石尾俊二，齊藤準，山岡武博：磁気イメージン
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7

8

名前

9

秋田大学大学院工学資源学研究科研究報告，第36号，2015年10月

研究報告

秋田県北部峰浜地域に分布する上部鮮新統〜下部更新統の浮遊性有孔虫化石層序山﨑誠**，小松優子***，福永里実****，佐藤時幸**

Upper Pliocene to lower Pleistocene planktic foraminiferal biostratigraphy from Minehama
area in the northern part of Akita Prefecture, Japan
Makoto Yamasaki**, Yuko Komatsu***, Satomi Fukunaga**** and Tokiyuki Sato**

Abstract
Planktic foraminiferal biostratigraphy of the upper Pliocene to lower Pleistocene Tentokuji and Sasaoka
Formations distributed in the Minehana area located in the northern part of Akita Prefecture, Japan, is described indetail. Totally 44 samples were analyzed for this study. Based on calcareous nannofossil and planktic
foraminiferal assemblages, the studied section includes the horizon of global cooling that was resulted from
Northern hemisphere galaciation in the latest Pliocene. Globigerina bulloides and Globigerina quinqueloba
occurred throughout the studied section. Cold-water planktic foraminifera were generally observed in the middle
to upper part of studied section. Especially, a polar to subpolar dweller, Neogloboquadrina pachyderma (sinistralcoiling variety), was found commonly just after global cooling at latest Pliocene while dextral coiling variety of thisspecies, which thrived in warmer water, were rare in the middle to upper part of the studied section. On the other
hand, tropical to subtropical species such as Globigerinoides ruber were also found at the upper part of the studiedsection. It indicates that the studied area seems to be covered by warm water in the early Pleistocene.

1．はじめにた海流の動態に関する情報は重要である．鮮新世末，

東北～中部日本の日本海側地域は古くから産油地

日本海には現在の対馬暖流に相当する暖流系が断続として知られ，石油を胚胎する最上部新生界を中心的に流入した結果，温暖環境を指標する動物相が形として層序学的研究が進められてきた．層序学研究成されたと考えられている（Maiya et al., 1976(1)など）．

の進展は，石油が形成されるに至った地史の復元に間欠的に記録される暖流系化石の産出のうち，浮遊ついても貢献をしている．日本海側地域の地史にお性有孔虫 Globorotalia inflata d’Orbigny s.l. （s.l.は「広いて，鮮新世中～後期（約 360～258 万年前）の気候義」を意味する sensu lato の略称）は，鮮新統から更は新生代における顕著な温暖化事件のひとつであり， 新統層序の地質年代を決定する上でも重要な指標と日本海の海洋環境にも多大な影響を与えた．日本海

して伝統的に利用され（工藤，1967(2)），同時に，日が外海と狭小な海峡で接続する縁海であるために，

本海側で開発される石油坑井の広域的対比に重要な

日本列島の地史復元にあたって，南北の海峡を介し役割を果たしてきた（平松・三輪，2005(3)など）．同2015 年 7 月 27 日受理**
秋田大学大学院工学資源学研究科地球資源学専攻，
Department of Earth Science and Technology, Graduate
School of Engineering and Resource Science, Akita
University***
神奈川県横浜市（地球資源学科 2005 年度卒業），
Department of Earth Resource Science, Faculty ofEngineering and Resource Science, Akita University****
三重県いなべ市（地球資源学専攻 2008 年度修了），
Department of Earth Science and Technology, Graduate
School of Engineering and Resource Science, Akita
University

時代の地層群は，新潟県から秋田県にかけて広く分布するが，既存の研究をかつての日本海への海水の流入方向で概観すると，軟体動物化石（天野ほか，
2000(4)など）や珪藻化石群集（柳沢・天野，2003(5)）
は南方からの流入を示唆する一方，底生有孔虫化石（花方ほか，2001(6)）と各種海洋生物相（北村･木元，2004(7)）は北方からの流入を示唆する．さらに，貝形
虫 化 石 は 暖 流 の 流 入 を 示 唆 す る が （ Irizuki et al.,2007(8)），流入経路を指し示す情報は無いとして，暖

10

山﨑

誠・小松優子・福永里実・佐藤時幸

流の経路には言及していない（入月・石田，2007(9)）．

笹岡層は青灰色の淘汰の悪い極細粒から細粒砂岩

また，各種海洋生物相の再解釈によっては南方からよりなり，下位の天徳寺層を整合に覆う．サンドパの暖流流入の可能性も依然として残るといい（北村，イプなどの生痕のほか破片化した貝化石を豊富に産

2007

(10)

），海洋環境情報として最も基本となる海流

する．貝化石は一部合弁のものも認められる．

の経路復元ですら混乱しているのが現状である．本

本報告では，天徳寺層の上部から笹岡層にかけて

報告では，同時代の古環境を検討する目的で，秋田採取した試料のうち合計 44 試料を浮遊性有孔虫化石

県北部の峰浜地域で調査をおこない，鮮新世末から調査に用いた（図 1）．

更新世にかけての浮遊性有孔虫化石の層位分布を明らかにした．

3．微化石層序3.1 試料の処理
2．調査地域の層序と試料浮遊性有孔虫化石調査のため，採取した試料は尾本研究報告では，秋田県山本郡八峰町峰浜地域の田（1978） (14)による硫酸ナトリウム法とナフサ法を

塙川に分布する上部鮮新統から更新統を調査対象と併用して処理をおこなった．それぞれの試料をロッした（図 1）．本報告では，地層区分の大枠を大沢ほクペンチで 1〜2 cm 角に砕き恒温乾燥機で乾燥させ(11)に従って，天徳寺層と笹岡層を対象にた後 80 g を秤量し，岩石の固結度に応じて 1〜3 回の浮遊性有孔虫化石試料を採取した．なお，塙川に沿

硫酸ナトリウム法を繰り返す．その後，ナフサ法もった同様のルートで佐藤ほか（2003） (12)が石灰質ナ同様に 1〜3 回繰り返し最終的に砂粒にまで細片化しか（1984）(13)が軟体た試料を浮遊性有孔虫化石調査に用いた．試料は，動物化石群について検討をおこなっている．

簡易分割器を用いて，1 試料あたり 200 個体程度の浮ンノ化石層序について，天野ほか（2011）

遊性有孔虫化石が含まれるようになるまで分割し，試料中のすべての個体を拾い出した．なお，いくつかの層準では同化石の十分な産出が認められなかったため，100 個体以上の産出が認められた試料についても調査資料に加えることとした（図 2）．
地質年代を検討するために，浮遊性有孔虫化石調査と同一の試料で石灰質ナンノ化石調査もおこなった．試料の処理は高山（1978） (15)に基づいてプレパ
ラートを作成した．
3.2 調査結果
天徳寺層上部から笹岡層の試料において浮遊性有孔虫化石および石灰質ナンノ化石の産出が認められた．調査層準を通して浮遊性有孔虫の石灰質殻の保存は良好から中程度の保存状態であった．それらの図 1．

調査地域および試料採取地点（国土地理院の電子地形図 25000 を使用）

試料に基づいて地質年代の検討および群集解析をおこなった．図 2 には，調査した試料に認められる浮遊性有孔虫化石のうち比較的普遍的に産する種につ

本調査対象下限の天徳寺層上部は暗青灰色から青

い て 示 す ． ま ず ， 調 査 層 準 を 通 し て Globigerina

灰色シルト岩を主に砂質礫岩との互層をなす．シル

bulloides d’Orbigny や Globigerina quinqueloba Natland，ト岩には生痕も認められる．礫岩は細礫から中礫サ

Neogloboquadrina pachyderma (Ehrenberg)の左巻き個

イズで一部極粗粒砂岩からなり安山岩や軽石の亜角体（Sinistral; 以下 S と略記）と右巻き個体（Dextral；

礫から亜円礫よりなる．礫岩の基底部は下位のシル以下 D と略記）双方が普遍的に産する．また，調査

ト岩を削り込む様子が観察される．本層最上部は礫層準の下部で Globigerina岩が主体で極粗粒砂岩から細礫より構成される．礫や Globigerinita uvula (Ehrenberg)が認められる一方，岩は約 5〜20 cm の層厚で円礫から亜円礫である．最調 査 層 準 上 部 の 笹 岡 層 中 に Globigerinoides ruber

上部は青灰色シルト岩とともに中粒砂岩から粗粒砂(d’Orbigny) が 産 す る ． Neogloboquadrina asanoi

岩の薄層も観察される．

(Maiya, Saito and Sato)は調査層準最下部から浮遊性

umbilicata Orr and Zaitzeff

秋田県北部峰浜地域に分布する上部鮮新統〜下部更新統の浮遊性有孔虫化石層序

図 2．

11

峰浜地域から産出した浮遊性有孔虫化石

有孔虫化石の全く産しない試料を除いて，ほぼ連続果を得た（図 2）．また，試料番号 MNF39 と 40 の間的に産するものの，試料番号 MNF38 より上位でそのに石灰質ナンノ化石基準面 12（図 2）の Gephyrocapsa

産出は認められない．その他 Globigerinita glutinata

caribbeanica Boudreaux and Hay の産出下限が追跡さ(Egger)や G. inflata s.l.が調査層準内で断続的に産すれ，その地質年代は 1.76 Ma と見積もられる（Sato etる．図 2 には示されないが，調査した試料中でわず

al., 2009(17)）．なお，浮遊性有孔虫 N. sasnoi の産出上

かながら産出する種として，Globigerina woodi Jenkins

限は下部更新統に追跡され日本海側地域での層序対や Globigerina decoraperta Takayanagi and Saito ，比に有用視されるが（Maiya et al., 1976(1)），本調査地

Globigerinella aequilateralis (Brady)も挙げられる．

域での同種の産出は MNF37 より下位にのみ認めら
れ，MNF38 以上の層準には産しない．したがって，

4．峰浜地域に分布する天徳寺層・笹岡層の同層準は下部更新統に対比され，その地質年代は 1.8

地質年代

Ma と推定される（Motoyama et al., 2004(18)）．この結本研究で対象とする峰浜地域の塙川ルートでは佐果は，石灰質ナンノ化石層序と矛盾しない．なお，(12)

によって石灰質ナンノ化石層序の本報告でも産出が確認された G. inflata s.l.は，その多詳細な検討がおこなわれ，本研究で最下限の天徳寺産層準に対して上位から順に No.1 から No.3 の番号層に鮮新統／更新統境界の直下に追跡される基準面が付され（工藤，1967(2)），日本海側地域での坑井層

A（Sato and Kameo, 1996(16)）が見出されている．本序間の対比に有用視されてきた（米谷，1978(19)）．群研究でも浮遊性有孔虫化石を検討した同一試料で石集組成および層位分布から本調査層準下部での同種

灰質ナンノ化石層序を検討したところ，調和的な結の産出は，最上部鮮新統の No.3 G. inflata bed に対比

藤ほか（2003）

12

山﨑誠・小松優子・福永里実・佐藤時幸

される可能が否定されないが，その頻度は調査層準

秋田県峰浜地域の 3 つの地域で産する G. inflata s.l.

下部に限れば浮遊性有孔虫全体に対して 4.8%を占めに関して石灰質ナンノ化石基準面 A 直下付近，すなるにすぎず，多産の傾向は認められないため本報告

わち汎世界的寒冷化直前の同種の産出割合を比較す

では判断できない．

る（図 3）．それぞれの地域の堆積速度，化石の産出以上の結果から，峰浜地域の塙川ルートは佐藤ほ層準の相違から必ずしも同時間面での比較とはならか（2003） (12)と同様に後期鮮新世から更新世の前期

ないが，高緯度でその割合が減少する傾向は明らかに対比されることが明らかとなった．

である．このことは，もし G. inflata s.l.が暖流を指標

5．峰浜地域に分布する鮮新統・更新統の古環境変遷
鮮新世末から更新世初めにかけての日本海の古環
境変遷はこれまで数多くの研究がおこなわれてきた（たとえば Maiya et al., 1976(1)）．特に鮮新世の中頃か
ら末にかけては mid-Pliocene warmth として知られ（Raymo et al., 1996(20)），現在よりも 2〜3℃気温の高い環境であったと考えられている（Dowsett et al.,2011(21)など）．日本海では，この時期に多産が知られる G. inflata s.l.が暖流を示唆するとして（Maiya et al.,1976(1)），多くの研究で鮮新世末に日本海沿岸を流れる暖流の存在が指摘されてきた（三輪ほか，2004a(22)など）．また，軟体動物化石群の解析からも当時日本
海沿岸には，ごく薄い暖流が存在したと推測されて(4)いる（天野ほか，2000 ）．本報告の調査下限の天徳

図 3．

基準面 A 直下層準の G. inflata s.l.の産出割合

寺 層 中 の 浮 遊 性 有 孔 虫 の 層 位 分 布 を み る と ， N.
pachyderma の石灰質殻の巻き方向が右巻き優勢であするならば，その流れは南方海峡より日本海に侵入り，その後笹岡層最下部で一時的に右巻き優勢となしたと推測される．ただし，北極氷床の形成に伴うるものの，上部では左巻き個体の割合が優勢である．

汎世界的寒冷化以降（基準面 A より上位の層準）で一般に寒冷な環境下で同種の左巻き個体が優勢に産さえも，G. inflata s.l.が産し，かつ連続産出することするという観測（Ericson, 1959(23)）に基づくと，調査は，同種の指し示す古環境が単純な温暖環境（たと層準最下部では温暖な環境が予測され，北極氷床のえば暖流）を示唆しない可能性も指摘される．した

拡 大 時 期 を 示 唆 す る 基 準 面 A （ Sato and Kameo,

がって，今後さらに鮮新世末以降の G. inflata s.l.の層1996(16); Sato et al., 2004(24)）を挟んで寒冷な環境へ移行したものと考えられる．これは峰浜地域で軟体動
物群の検討をおこなった天野ほか（2011）(13)位分布ならびに地理分布についての詳細を検討する必要がある．

の結果と調和的である．また，典型的な温暖種として知ら6．まとめれる G. ruber の層位分布に注目すると（例えば Bé,

秋田県峰浜地域に分布する天徳寺層上部から笹岡1977(25)），調査層準最上部付近でその産出が認められ層の地質時代は鮮新世末から更新世の前期に対比さる．従って，鮮新世の末に急激な寒冷化が認められれることが示された．浮遊性有孔虫化石の層位分布

るものの，その後，更新世の前期（〜1.8 Ma）には，に基づけば，天徳寺層最上部に追跡され，汎世界的

徐々に温暖化する傾向も示される．ここで，汎世界寒冷化の時期に相当する石灰質ナンノ化石基準面 A

的に寒冷化した鮮新世末に相当する天徳寺階と笹岡を挟んで，下位では温暖な，上位では寒冷な環境が階の境界付近に注目すると，従来，暖流の指標とさ示唆される．また，調査層準上部に対比される更新れてきた G. inflata s.l.がわずかながらも連続的に産す世の前期では温暖種の存在から徐々に温暖な環境とる．富山県灘浦地域（三輪ほか，2004b

(26)

）と新潟県
(22)

なったことが示唆される．本報告で認められる浮遊）でお性有孔虫群集は鮮新世末の日本海の環境を議論する

こなわれた浮遊性有孔虫化石層序の研究とともに，上で重要であり，周辺地域での調査がさらに必要で北蒲原郡の胎内川ルート（三輪ほか，2004a秋田県北部峰浜地域に分布する上部鮮新統〜下部更新統の浮遊性有孔虫化石層序

ある．

（10）

13

北村晃寿（2007）: 後期鮮新世から前期更新世の間氷期における対馬海流の動態とその要因 謝辞

特に下部更新統における浮遊性有孔虫 Globocenella

本報告の試料の採取および岩相調査について吉田

inflata の産出の古環境学的意義の再検討-, 化石, 82

新氏（地球資源学科 2005 年度卒業）にご協力いただ

巻, 52-59 頁.

いた．ここに記し感謝の意を表します．

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山﨑

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15

秋田大学大学院工学資源学研究科研究報告，第36号，2015年10月

研究報告

量子論における摂動展開と非摂動量子効果の不思議な関係~Resurgence 展開と複合ソリトン配位~
**

三角樹弘

Relation
Calculations
in in
Quantum
Theories
Relation between
betweenPerturbative
perturbativeandandInstanton
instanton
calculations
quantumtheories
Tatsuhiro Misumi**
Tatsuhiro
Misumi**
AbstractThe
purpose
of
this
work
is
to
investigate
therelation
The purpose of this work is to investigate the relation between
between perturbative
perturbativecalculation
calculationand
andnon-perturbative
non-perturbative
physics
we calculate
calculatemulti-instantonmulti-instantonamplitudes
amplitudesininSine-Gordon
Sine-Gordon
quantum
physicsininquantum
quantumtheory.
theory. For
For this
this purpose,
purpose, wequantummechanics
byintegratingout
quasi-moduli
parameters
corresponding
toseparationsofinstantons
andmechanics by integrating out quasi-moduli parameters corresponding to separations of instantons and anti- antiinstantons.
propose aaproper
properextensionof prescription
the prescriptionof Bogomolny
and Zinn-Justin
for multiinstantons. We
We propose
extensionof theof Bogomolny
and Zinn-Justin
for multi-instanton
instanton conﬁgurations and the appropriate subtraction scheme. We obtain the multi-instanton contributions
configurations and the appropriate subtraction scheme. We obtain the multi-instanton contributions to the energy
to the energy eigenvalue of the lowest band at the zeroth order of the coupling constant. For those with botheigenvalueandof thelowest band atzerothorderwithof theimaginary
coupling andconstant.
For thosewithboth instantons
and ofinstantons
anti-instantons,
wetheobtainresults
ambiguousparts
dependingon the pathanti-instantons,
we obtain
withtheimaginary
and ambiguousparts dependingon the pathprecisely
of analytic
analytic
continuation.
We results
show thatimaginaryparts of multi-instanton
amplitudes
cancel theimaginaryparts
the thatBorel
of ofthemulti-instanton
perturbation amplitudesseries. Thisprecisely
result supports
conjectured
continuation.
Weofshowtheresummation
imaginary parts
cancel thethe
imaginaryresurgencein which theof perturbativeand instanton
calculations
could
lead to a novel
parts of thestructure,
Borel resummationof combination
the perturbation
series. This result
supports theconjectured
resurgencedeﬁnition of the quantum theories including quantum ﬁeld theory.
structure, in which the combination of perturbative and instanton calculations could lead to a novel definition of
the quantum theories including quantum field theory.

１. はじめに�2015⇥⇤⌅⇧⌃⌥� ⇧⌃⌦↵���✏⇣⌘✓}™h⇠mF�9:;4%~&Y⌦´¨,- ⌧�≠O◆��100⇥⌫⇠⇡⇢�⌧�
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Mathematical Science Course, Akita
University"⇡�L⌦ç⌧�⇥Ò⇤€L⇣≈⇠⇤⌅F�.L.

16

三角樹弘

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２. 問題の背景
2. 1 量子力学における摂動論,�⌧�
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(2)
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(3)
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λ −...
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2. 2 ボレル変換とボレル和

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(5)
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(6)
A

17

量子論における摂動展開と非摂動量子効果の不思議な関係〜 Resurgence展開と複合ソリトン配位〜

C , A∈ℝ ⇤ á- o-n p Lﬁ Iw / 0�double-IL�⌧�QïOxy3%ÌŸÁ⇤ç%ﬁâ3⇠ÅÇ
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q=0

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C , A ⇤&(6)I��Iw/0
∞

( )

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(9)
BP (t ) = C ∑
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A
A+t
q=0

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q=0∞

BP (t ) = C ∑q=0q( ) �������������(10)

( )

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AC
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(11)
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A
A−t

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18

三角樹弘

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2. 3 複合インスタントン配位と不定性の相殺
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(17)
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(18)
+V ( x) �
2 dτ

(14)

3
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(15)
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(16)
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λ

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D%m6L≈⇠]^$≈`⇤‰,�$⇣⌘%⌥⇧v@LÌ✏✓q��à�⌧�
↵E%⇠'⇡Æ%S�"%:≈`✓µ6⇧v⌃¥I⇤7ª@⇠Ÿ19

量子論における摂動展開と非摂動量子効果の不思議な関係〜 Resurgence展開と複合ソリトン配位〜

L/m6⇠\˘/0�ﬁb⌧�⇡ÆØ∂∑5�$⇤⇧⌃P ⌃*⌃≈✓@∆w/DI"⌧�=>deOfN?
⇣⇤.�év:BC% E 0=1/ 2 Öç

(1,0)

Δ E0

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á-ç⌦W{b-⇢IDù"⇤á%ØR”b✓ R Iw/S⇠/0%¿�qr⌃⌥s( 4)(7)0
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(20)
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λ

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λ
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�‰⇢⇤?ÿ¿�}⇧IJ†S✓z{w/DI"⌧
�
D
�,�⌧
�
⇧⌃P ⌃*⌃≈⇤°∑Ø%⇡/Á⇠¨«%✏⇣%éŸRamplitudeS✓ﬂ‡-Km.0�á%é
( 4)(7)
̄[I
I]
I@⇠ÅÇw/⌦⌧
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R ⇤⇧⌃PŸ̄IÇ� Åw/✏⇣✓@˘/j5’÷/0
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( )
−S I

e
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2

∞

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(21)

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I.6ï1✓Ü/0�
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Bogomolny--Zinn-Justinï
(4)(5)(6)(7)
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20

三角樹弘

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2∞ı"%⇧v⌃¥I, œ$=%⇧⌃P ⌃*⌃⌃¥
−S
e I
2
(8)
̄
[I I] = −γ+log ±i π (22)⌦ê⇠�ów/DI⌦N,-⇢ .
λ(8)(9)(10 )(11)( √ ) [(πλ)]

2. 4 場の量子論でのResurgence展開の可能性

ΔE

(1,1)
0

( ) [(
−S I

=

e
√π λ

2

)

2
γ+log ±i π
λ

]

(23)

γ=0.5772... ⇤Ë⇧}N—„PÈANM~"⇡/0
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deOfN?⇣◊%ŒP⇤éŸ%ºΩ✓g˘/(8)�”Á�⇢è�7 ⇤�~✏ÒV"ﬂ‡ç-/ 0✓_:⌧�á%�~®{⇤°®ILF�./. doublewell%ÕŒ%⇧⌃P ⌃*⌃xy S I =1/6 λ ✓@∆w/I, Í$•ODI⇠D%�~°®⇤⇧vQïO⌃¥%7 q-⇢�~°®&(16)I�✓†O,"(8)(9)(10 )(11)0�
ºΩ⌦Ä⇠LF�./�D%7 ⌦ëíw/j⇤, ⇡/⇠'⇡ÆÖç%⇧vB9I, …%⇠'⇡Æ⇠∂∑��,ç⇠~%⇠'⇡Æ⇠≈F�$/✏⇣%ŒP✓Î�ŒÎÉ-K, /0%m6⇠�~°®⇤�◆,-, ﬁ®%:%3⇣@L7 ⌦¡ç-/, I.6DI"⇡/.
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(24)
ℑ [ B( λ∓i δ)+Δ E (1,1)
0 ] = 0,ç⇠Ï:Ì"‘˘K, ⇧v⌃¥⇠⇤�⇤€L⌦ç�~°®I.6("⇡Æ∂∑⇠<Ów/⌥⇧v@cd⌦Ô⇠_‰-�.⇢I5‘˘/ . E‰�, &(15)%QïOgh⇠q-⇢ÌŸÁ%⇣� t=1/3 I& (16) % Q ï O � ⇠ q - ⇢ ° ® %   <  %−1/(3 λ)⇤, ⇧⌃P ⌃*⌃IU⇧⌃P ⌃*⌃%
exyz{%� 1/(3 λ)=2×1/(6 λ) %cd✓_".⇢I.6DI"⇡/. D-⇤î÷%⇧v⌘⇠�w/⇣≈, E‰�X⇠'⇡ÆØ∂∑Ò%⌥⇧v� ⇤⇧v⌘"⇤≈`’÷L.\Iw/@˘✓Ú‡,É/
7 "⇡/.
� D % 7 ⇤ 1970 ⇥ ˜ Ö ç 80 ⇥ ˜ ⇠ Ö V �
Bogomolny Æ Zinn-Justin ⇠ m F � double-well( 4)(5)(6)(7)
potential✓⇢E9:;4F%ÕŒ⇠¡ç, á%G⇧⌃P ⌃*⌃%⌦#.ÕŒ⇠5vw�

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W⌦$%⇠L/Ißw,-�./. E‰�, ⇧v⌃¥ÒV"L$, ⇧⌃P ⌃*⌃—U⇧⌃P ⌃*⌃ÛÙ"%⇧v⌃¥, á��á-o-⌦2EÑE⇡/ÛÙ"%⇧v⌃¥, ,ç⇠⇤3EÑE⇡/ÛÙ"%⌃¥✓Î��.$, I.6m6⇠⇧⌃P ⌃*⌃I
U⇧⌃P ⌃*⌃⌦�⇡/m6L€�%∞ı"%⇧v⌃¥✓, 8%8Rtrans-seriesSI��Î�3˙�.$. á6w/DI", QïO�%°®�~✏⇤€��◆,-, =ö@⇠ıˆL3⇣@7 ✓¡ç-/$%✏⌦⇡/RÕ%9:⌘"⇤⇧⌃P⌃*⌃ÒV"L${⇧⌃P ⌃*⌃≤⇤ÿ q
NO5å˙⇠L/S . D%m6L~ËW⇤(12)
IJK-, Õ%9:⌘✓K⇠'
ResurgenceB9
BC5�$⇤⇧v⌘Öçıˆ⇠~Ëw/Ù⇢L˚(13) (14)(15)(16)(17)(18).
:I��#⌫,-�./�↵1, double-well9:;4⇤Õ%9:⌘⇠π-/⇡Æ !IŸL�2E%⇠'⇡Æ⌦ÅÇw/%:"⇡/. m�Õ%9:⌘% !⇠B.9:;4FI�
2
�Sine-Gordon "9:;4⌦⇡/. D-⇤ sin "%qr⌃⌥sO⇠mF���⌫%⇡Æ⌦ÅÇw/F"⇡�RM7|}S, QCD⇡ÆÆ⌥ø„¯"%⇡Æ⇠B. !✓¿��./. ﬁb, 2,~ O ( N ) ⌥øN −1
⌥ ø „ ¯ " ⇤ dimensional„ ¯ " Æ ℂP
reductionI.6¸˝Y⇠mF�Sine-Gordon9:;(15) (17). /0⇠Sine-Gordon"9:4F⇠R↵w/;4%ìΩO*M⌅⌃✓Nw.

1 d2
1
H = −
+
sin 2 (2 √ λ x)
22 dx 8 λ(25)

D%⇣⌘5 λ → 0 ".�év:ìΩO*M⌅⌃⇠
R↵w/.

21

量子論における摂動展開と非摂動量子効果の不思議な関係〜 Resurgence展開と複合ソリトン配位〜

�Sine-Gordon"9:;4⇠E.�%⇧⌃P ⌃*⌃⌃¥⇤=5¸œL1⇧⌃P ⌃*⌃—1U⇧⌃P⌃*⌃%ÕŒ⇠µÎ-, ⇧v@QïO�%°®�
(8)~✏✓�◆w/DI⌦N,-�./ . ↵13⌫/
3%⇧⌃P ⌃*⌃⌦ÅÇw/ÕŒ⇤, ⌃¥%�˛,%⇢‡D-‰"ıˆ⇠µÎ-�.L. . �Ö�,
Õ%9:⌘"%ResurgenceB9%$ˇ✓.•/�↵⇥I��, D%F"%⇤,%⇧⌃P ⌃*⌃⌃¥⇤
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6⇠ P˘ç- /R /0 , D %m 6L ✏⇣ ⇤€ �
[ I ̄I ] %m6⇠≤wS.
M7 Sine-Gordonqr⌃⌥sO.
������⌫%S«@⇠'⇡Æ⌦ÅÇw/.

( τ−τ I )y I ̄I ( τ) = 2 arctan e−(τ−τ ̄I )+2 arctan e

+n π
(29)

3. Sine-Gordon 量子力学における不定性相殺
3. 1 複数インスタントン配位とモジュライ積分

�D%⇧"⇤Sine-Gordon"9:;4F"%�⇧⌃P ⌃*⌃⌃¥✓µ6. ‰ÑD%F%&(25)"%g✓ y≡2 √ λ x I�Oh˘�, ¬Nh√™∫Y,-⇢⇣⌘%xyz{I}ø}⌃¿⌅⌃✓1O0w.
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� (26)SE = ∫ Ld τ �

L =

( )

1 dy 2
1+
sin 2 ( y) ��(27)8λ d τ
8λ

D%F%RUS⇧⌃P ⌃*⌃≈⇤±( τ−τ0 )y ( τ) = 2 arctan e

�
�
�
�
�
�
(28)
+n π �

DD" τ I ⇤⇧⌃P ⌃*⌃%⇣�, τ ̄I ⇤U⇧⌃P⌃*⌃%⇣�✓qwRdouble-wellI��% !
L%"M6✓|},-⇢.S. D%IO2E%¨«@⇧⌃P ⌃*⌃Ø⇠ê$;⇤/0%¿�qr⌃⌥sO"P˘ç-/.

V eff ( R ) = ∓R ⇤2E%¨«≈%”b✓qw. &(29)%ÕŒ"⇡-K R=τ I −τ ̄I IL/. „⇧’PºΩ⇤⇧⌃P⌃*⌃—U⇧⌃P ⌃*⌃ [ I ̄I ] %ÕŒR÷;S,|}PºΩ⇤⇧⌃P ⌃*⌃�· [ II ] %ÕŒR‚;S✓qw. D%qr⌃⌥sO✓y.�n⇧⌃P⌃*⌃—mU⇧⌃P ⌃*⌃✏⇣%éŸ⇤

( )
−S I

"P˘ç-/. +⌦⇧⌃P ⌃*⌃, -⌦U⇧⌃P⌃*⌃, n π ⇤ n ⌃⌫%⇠'⇡ÆÖç∂∑w/≈✓
qw. á-o-⇤M8⇠Nwm6L⇡ÆØ%∂∑✓2 −R �
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(30)
e �
λ

n+m

e
i (n−m)θ
[ II... ̄I ̄I ]n , m=e
∫ dR1 ... dR n+m−1√π λexp[−V eff ( R1 )−V eff ( R 2)−...−V eff ( R n+m−1)]
(31)

22

三角樹弘

IP˘ç-/. D%F"⇤ S I =1/2 λ " V eff ⇤÷;Ö‚;Ö⇠mF�&(30)⇠î6Iw/. IJ¶:
ϵ %‹√5_‡�]7@⇠⇤ double-well%ÕŒ%&(21)I��%(✓��./⌦, ↵�%ÕŒI��€�%=⌥„⇧⌃P ⌃*⌃Ø%”b⇠<w/( n+m−1) #åÿ¿�}⇧z{⇠LF�./ . ‰⇢S«@qr⌃⌥sO"⇤deOfN?⇣⌦�⌃∫ !✓⇢EDIÖçBloch angle θ ⌦π-/. D
I %% ⇠Ú-w/⌦%Bloch angle⇠⇤ I I ̄⌦E$. DD"⇤BCI��=⌥„⇧⌃P ⌃*⌃Ø%ÿ¿�}⇧z{%:✓@˘/⌦, ⇤,%ŒP⇤⌥ê⇠&,.DI⌦NÉ/.
3. 2 1インスタントン−1反インスタントン
�‰Ñ, =5œ–L⌦⇧⌃P ⌃*⌃-⌦U⇧⌃P⌃*⌃ [ I ̄I ] %⌃¥✓@˘/. double-well%ÕŒ
%&(22)I��⇠Bogomolny--Zinn-Justinï1RBZJ
ï1S✓y./. E‰� −λ>1 %m6⇠ λ ✓ç%ÑI��r.L⌦ç⌃¥✓A‡, ⌃¥%=G"≈`∓i π„ì✓è�� −λ=e λ %m6L("à%Ñ⇠≈w. à%ﬁâ⇠30ÊûçÖçBõ$Ö⇠mF�7⇠�~✏⌦⌘✓/. /0⇠éŸ%;<@L⌃¥↵ªI, =>deOfN?⇣◊%ŒP✓Nw.

[ I ̄I ] =→( )(√ ) ( )(√ ) ((√ ) [ (
−S I

2

−S I

2

e
√π λ

e
πλ

∞

2 −R
e −ϵ R] dR∫0 exp [−−λ

e−S
→ −
πλ

ϵ

−λ Γ(ϵ)22( λ ≪1))+O (1/ϵ , ϵ)2e→
− γ+log ) ∓i π ]
λ
πλ
I

−S I

γ+log

2

∓i π

e

2

�~✏⌦⌘✓⇢. D%�~✏⇤Sine-Gordon9:;4%=>deOfN?⇣⇠<w/⇧v⌃¥%é/è.R&(34)SIá%QïO�Öç¡ç-/°®
�~✏R&(35)S2
aq = − π q !
ℑ[ B (λ )] = ∓( q≫1)(34)

1 −S �
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(35)
e
λ
I

✓\j⇠�◆w/ . ,�, á-"⇤m�#$%
RUS⇧⌃P ⌃*⌃⌦ Åw/ÕŒ%7 ⇤Ê6"⇡ù6Ö.
(8)

3. 3

2インスタントン−1反インスタントン

M9 2⇧⌃P ⌃*⌃—1U⇧⌃P ⌃*⌃%✏⇣
�D%ÕŒ⇠⇤RUS⇧⌃P ⌃*⌃%��1⇠
mF�, =⌥„˙`Ø%;⌦÷;Ö‚;Ö⌦gÎ/
RM9|}S. ‰Ñ [ I ̄I I ] I.6✏⇣%ÕŒ⇠⇤,ê$;⇤✏1I5÷;"⇡�, éŸ⇤/0%m6⇠
P˘ç-/Rq&✓¸œYw/⇢‡ , Bloch angle%−Siθ
< e Iinstanton factor ξ≡e I / √ π λ %3H"éŸ✓⇣F�à$S.

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�(32)
(1,1)

Δ E0

( ) [(
−S I

=

e
√π λ

2

γ+log

)

2
±i π
λ

]

(33)

[ I ̄I I ]
iθ 3
e ξ
∞

2 −R −R(e +e )−ϵ( R1+ R 2)] dR1 dR 2−λϵϵ1
→ −λ Γ (ϵ) −λ Γ(ϵ)− ϵ( λ ≪1)2
2= ∫0 exp [−λ ≪1 %K⇠'Q�✓@˘�ò⌃„<✓y.⇢.
∓i π&(32)%2Öç3µ⌫⇠ÖV�≈`„ì −λ=e λ✓y.⇢. O (1/ ϵ) I O ( ϵ) ⇤IJ¶:⇠m/à€Y⇠<⌦w/®{"⇡�D%⌃¥"⇤œ–⇠�I
w. BZJï1⇠mF�⌃¥✓µF⇢7 , Æ⇤�°12( ) [( )]21723→ ( γ+log ) − π ±3i π ( γ+log )
λ
λ
2
12
2

2

(36)

23

量子論における摂動展開と非摂動量子効果の不思議な関係〜 Resurgence展開と複合ソリトン配位〜

ϵ → 0 "%∏c2%œ⌘⇤‰Ñ↵E⌫%ÿ¿�}⇧z{⇠���µ., ,ç⇠=ö@L7 "π-/O (1/ ϵ) 5œ⌘�⇢. �I ] %m6L(✓@˘m6. D%ÕŒ, ↵�,⇠ [ II ̄
1%ÿ¿�}⇧⇤÷;, 56↵1⇤‚;IL/. �⇢⌦F�, BZJï1✓÷;%ÿ¿�}⇧z{⇠ÒVny�, ‚;%z{⇠⇤ny�L.DIIw/. D-⇤£‰"y.ç-⇢DI%L.vw"BZJï1"⇡/. D%ï1"⇤÷;%7Œ~✓ λ̃ , ‚;%1
✓ λ I��, ⌃¥%=G" λ̃ → λ I�� è%7
Œ~⇠≈w. ‰ÑéŸ⇤/0%m6⇠ÖV/.

F 1 (λ )+F 2 (λ)[ II ̄I ]
=
iθ 3
2
e ξ
2
2
3
2
3
2
=
γ+log
− π ± i π γ+log
λ
λ
2
6 2

(

)

( 2,1)
Δ E 0 =−([ I ̄I I ]+[ I I ̄I ]+[ ̄I I I ]))1

DD"ˇ�IL/%⇤, 1/ ϵ %2✓Ü�œ$ÖÜ
⇠mF�7 ⌦ŸL/I.6DI"⇡/ . ÷;%ÿ¿�}⇧z{%∏c✓T⇠Ü�œ$ÕŒR&(38)S
Iá%Ä%ÕŒR&(39)S%7 ✓/0⇠Nw.

✓¡/. D-⇤1⇧⌃P ⌃*⌃ÛÙ"%=>de
OfN?⇣%⇧v⌃¥Iá%QïO�⇠àV/°®�~✏(s( q+1,2)6
a q= π q ! log 2 +
q!

[( )

ϵ
−λ̃
1
F 1 (λ)= λ Γ (ϵ)Γ (ϵ)− ϵ
2
2

( )

(

)

]

(

3
2 2 5 22γ+log
− π ±2i π γ+log
λ
λ
2
12

)
(38)

[( )

]

ϵ
−λ̃
1
F 2 (λ )=Γ (ϵ) λ Γ(ϵ)− ϵ
2
2
2
3
2
1
2
→ γ+log+ π2 ±i π γ+log
λ
λ
2
12

( )

ϵ

)

(

)
(39)

2µ⌫⇠∑/IDù" −λ=e λ %≈`„ì✓µ., λ̃ → λ I��7Œ~✓~%q&⇠≈�, ,ç⇠=G⇠π-/ O (1/ ϵ) 5Ü�œ.⇢. D%2E%
7 %Ã.⇤vw"BZJï1✓y.⇢DI⇠C¶��à�, ⇡$‰"⌃¥ï1⇠àV/✓◆@7 "⇡/. áD", 2E%7 %x✓Ü/DI"á%ˇ�✓Ü�œO, =ö@L7 ✓¡/DI⇠w/.
∓i π

−3S I

(

)

e
2
ℑ[ B(λ )] = ±6 e
γ+log
3
λ
√λ π
iθ

ϵ

)]

(41)

2

(37)

(

(

2 2 7 π2 429−=− e i θ ξ3 γ+log± i π γ+log
λ
λ
2
18 3

∞
2 −R
2 −R
e −ϵ( R 1+R 2 )]= ∫0 exp[− e −λ− λ̃dR1 dR 2→)

I ] %éŸ"⇡/. ��✏Öç [ ̄I II ] %D-⌦ [ II ̄ŒP⇤D-IÒ�.⇤Ñ"⇡�, =ö@⇠3E%✏⇣%ŒP✓Î�3˙�ºΩ✓g˘/DI", =>d
eOfN?⇣⇠�w/ŒP

[([ II ̄I ]
iθ 3
e ξ

(

(40)

q≫1

)

(42)

✓�◆w/ŒP"⇡/. D%m6⇠Sine-Gordon9:;4⇠à.�⇧⌃P ⌃*⌃⌦3E/3ÅÇw/✏⇣⇠<��⇤, ⌃¥%↵ª"3⇣@≤⇤4@ë
í%ÂÊLï1✓�6ú˙⌦⇡/. �Ö�, doublewell9:;4%ÕŒI��, I ̄I g⌅✓Ü�œ.⇢ÛÙ⇠àV/⇧v⌃¥Öç⌘✓/�~✏✓�◆w/, I.67 ⌦¡ç-/.
3. 4 2インスタントン−2反インスタントン
�D%ÕŒ⇠5Ü/•Oï1⇤=ˆI�✓"⇡/.
⇢Ò, $%L✏⇣%⌦6è�I#$, á-o-⇠�
�vw"BZJï1✓µ6ú˙⌦⇡/RM10|}S.
I ̄I ] I [ ̄I ̄I I I ] ⇠à.�⇤2E%‚;ÿ‰Ñ [ I I ̄¿�}⇧, 1E%÷;ÿ¿�}⇧⌦ÅÇ�, 1/ ϵ %∏c2✓3⌫G"Ü�œ$ú˙⌦⇡/. =ˆI��, Ê%Ö⌃" 1/ ϵ ✓Ü�œ$Ö⇠mF�£⇠⇤3è�%ŸL/7 ⌦¡ç-/. ⇡˛L⌃¥⌦ì$⇢‡⇢y%�Œ3◊⌧⇤�$⌦, á-ç%3E%7 %x

24

三角樹弘

��L⌦çD-⇠�ów/1⇧⌃P ⌃*⌃—1U⇧⌃P ⌃*⌃ÛÙ"%⇧v⌃¥⇤Tç-�.L.⌦, ⇧v@QïO�%�~✏%�◆⌦&(46)%°®⇠mF�CO/DI✓”‘��./.

✓Ü/DI"/0%éŸ⌦ﬂ‰/.

[ I I ̄I ̄I ] ξ−4 =[ ̄I ̄I I I ] ξ−48
2 3 π22 1 ( 2)=− γ+log+
γ+log + ψ (1)
λ
λ 6
3
3
8
2 2 π2
γ+log
+
∓i π
λ
3
18

(

)

(

)

[(

)

]

(43)
DD"q√ò⌃„< ψ ( z)=d log Γ( z)/dz
I I ] I [ ̄I I I ̄I ] ⇤2E%ÿ¿�✓y.⇢0�,⇠ [ I ̄I ̄}⇧⌦÷;, ��%⌦E⌦‚;"⇡�, D%ÕŒ⇠5∏cœ⌘%Ö⌃⇠mF� 3è�%7 ⌦¡ç/. á-ç%x⇤
(2)

3

3

[ I ̄I ̄I I ] ξ−4 =[ ̄I I I ̄I ] ξ−482 3
2 1 (2)2=− γ+log+3 π γ+log + ψ (1)
λ
λ
3
6
2
16
2
7 π2
γ+log
−
∓i π
λ
3
18

(

)

(

)

[ (

)

]

(44)

I ] I [ ̄I I ̄I I ] %ÿ¿�}⇧"P˘ç-/ . [ I ̄I I ̄⇤€�÷;"⇡�, D%ÕŒx✓Ü/ú˙⇤L$¡ç-/éŸ⇤/0%m6⇠L/.

M10 2⇧⌃P ⌃*⌃—2U⇧⌃P ⌃*⌃%✏⇣
3. 5

3 インスタントン− 1 反インスタントン

���%⌃¥✓µ6DI"D%ÕŒ%ŒP⌦¡ç-/. ◊⌧⇤�$⌦=>deOfN?⇣⇠�w/Œ
P⇤(3,1) −2i θ[ I ̄I I ̄I ] ξ−4 =[ ̄I I ̄I I ] ξ−48
2 3 23 2
2 1 (2)=− γ+log+ π γ+log + ψ (1)
λ
λ 6
3
3
2 2 7 π2−∓i π 8 γ+log
λ
3

(

)

(
[(

)
)

]

(45)
=ö@⇠D-ç6E%✏⇣Öç%éŸ%�✓Ü�ºΩ✓g˘/DI"=>deOfN?⇣◊%ŒP⌦¡ç-/.
( 2,2) −4

Δ E0 ξ

(

)

3

(
[ (

)
)

2
2
2
( 2)
=16 γ+log−22 π γ+log −ψ (1) (46)λλ
2 2 16 π2−±i π 32 γ+log
λ
3

]

−4

Δ E0 e ξ
3
32
2
20 2
2 2 (2)=γ+log− π γ+log − ψ (1)
λ
λ
3
3
3
2
2
2 π2
−
±i π 16 γ+log
λ
3

(

)

(
[ (

)
)

]

(47)
IP˘ç-/.
3. 6 n インスタントン−m 反インスタントン↵�%n⇧⌃P ⌃*⌃−mU⇧⌃P ⌃*⌃%ÕŒ⇤�˛⇠L/⌦�✓ï1✓y.�⌃¥w/D
I⌦"O/. D%IO n+mC n ⌫%✏⇣⌦ÅÇ�, á-ç✓ÿ¿�}⇧z{%÷;I‚;%⇠mF�
{˜w/DI⌦’÷/. D%{˜⇠mF�Ñ@⇠D-ç%⌃¥✓A‡/DI⌦$%"⇡�, ⌅O�√
À%9∏✓£G%!�Iw/.

量子論における摂動展開と非摂動量子効果の不思議な関係〜 Resurgence展開と複合ソリトン配位〜

4. まとめ�D%•¶"⇤ Sine-Gordon 9:;4⇠àV/�
⇧⌃P ⌃*⌃%deOfN?⇣◊%ŒP✓⌃¥�⇢. "t⌦vw" BZJ ï1IJ†à€Y✓y.�
⌃¥✓µF⇢7 , double-well 9:;4%ÕŒI��⇠⇧v@QïO�Öç⌘✓/�~✏✓\j⇠�
◆w/DI⌦N,-⇢. D-⇤ Resurgence B9⇠m
/K⇠'@L9:⌘~ËW⌦ëL$I59:;4" ⇤ $ % " ⇡ / D I ✓ N �� . / . ‰ ⇢ SineGordon 9 : ; 4 ⇤ 2 , ~ ⌥ ø „ ¯ " Ö ç %reduction ⇠mF�¡ç-/DI✓@˘/I, Õ%9:⌘5®{@⇠⇤ Resurgence !✓¿��./D
I✓N#��./. £G%•¶"⇤, Ñ@⇠⇧v⌃¥I⇧⌃P ⌃*⌃⌃¥✓ﬁµ�, á-o-%Œ
P⌦⇤,⇠à.�5⇤€⇠�◆�Œ6DI✓Nw.
,ç⇠ 2 ,~⌥ø„¯"⇠à.�5⇧⌃P ⌃*⌃⌃¥I⇧v@QïO⌃¥%ÚÛ✓µ., Õ%9:⌘⇠àV/ Resurgence !%⇣≈✓⌫w.
謝辞

�7•¶d$%%&⇠E.�'‘✓.⇢Ò.⇢7
4⇣ß4©NP%&(ü)a*, ü+,-.a*, &/⇡✓.a*⇠01%ë✓§•⇢.I2.‰
w. ‰⇢, 7•¶⇠<⌦w/{(% �•¶✓µF
�./,óË3†4%Ùü45.a*, 67'89
ˇa*⇠501%ë✓§•⇢.I2.‰w.

25

91, 431 (1980).
(8) J. Zinn-Justin and U. D. Jentschura, “Multi-instantons andexact results I: Conjectures, WKB expan- sions, and instantoninteractions, ” Annals Phys. 313, 197 (2004) [quantph/0501136].
(9) J. Zinn-Justin and U. D. Jentschura, “Multi-instantons andexact results II: Specific cases, higher-order effects, andnumerical calculations, ” Annals Phys. 313, 269 (2004) [quantph/0501137].
(10) U. D. Jentschura, A. Surzhykov and J. Zinn-Justin, “Multiinstantons and exact results. III:Unification of even and odd
anharmonic oscillators, ” Annals Phys. 325, 1135 (2010).
(11) U. D. Jentschura and J. Zinn-Justin, “Multi-instantons andexact results. IV:Path integral formalism, ” Annals Phys. 326,
2186 (2011).
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Grassmann sigma models and non-Abelian gauge theories by D-

26

名前

27

秋田大学大学院工学資源学研究科研究報告，第36号，2015年10月

研究報告International Cooperation to Spread Mosquito Nets:
Case Studies in Tanzania and Bangladesh
Yoshio Aizawa** and Hiromi Tsuboi***
Abstract

Malaria remains one of the leading health issues threatening development in many parts of the world. In 2000,
189 countries adopted the Millennium Development Goals (MDGs). Among these MDGs is a goal to fight the
spread of malaria. Accordingly, international communities have gone to developing countries in order to implement
preventive measures against malaria. Although there are many ways of preventing people from contracting malaria,
the use of long-lasting insecticidal nets (LLINs) has gained attention as one of the best anti-malaria practices.
International efforts utilizing LLINs in malaria stricken areas are currently growing.
With regard to analyzing international efforts to spread LLIN usage in malaria stricken countries, this paper
investigates two cases: in Tanzania, A to Z Textile Mills Ltd. and its cooperators; and in Bangladesh, BASF
Grameen Ltd. and Grameen Group. In both cases the lead entities locally produce the LLINs and then supply the
locally produced LLINs to communities using set distribution lines. In Tanzania, the LLIN this paper will examineis the Olyset ® net, and in Bangladesh, the Interceptor® net (also known locally as “Auschorjo Moshori”). However,there is a significant difference between these two cases regarding the distribution approach of the LLINs to the
local people. This paper focuses on this distinction and discusses which case is more successful in distributing thenets to combat the problem of malaria.

1. Introduction
Malaria remains one of the leading health issues
threatening human development in many parts of theworld. In 2000, 189 countries adopted the UN
Millennium Declaration, from which the eight
Millennium Development Goals (MDGs) were created.
These eight goals consist of specific targets (numbering
18 in total) necessary for meeting each goal. Goal 6(“Combat HIV/AIDs, malaria, and other diseases”)
specifically mentions the fight against malaria and thetarget of “halting the spread of malaria and beginning toreverse the incidence of malaria by 2015”(1) . Among themany ways of preventing people from contracting
malaria, long-lasting insecticidal nets (LLINs), which
employ advanced, chemical fabric technology, gained
attention as one of the best preventive measures against
malaria. This caused international cooperation aimed at
spreading this technology.

Received June 15, 2015** Faculty of International Resource Sciences, Akita
University*** Graduate School of Engineering and Resource Science,
Akita University

Prominent
amonginternational
cooperation
programs is the Roll Back Malaria (RBM) Partnershipinitiated in 1998 to control the spread of malaria. The
program has been coordinated by various entities
including the governments of countries in which malaria
is endemic, international development donors, theprivatesector,andnongovernmentaland(2)community-basedorganizations .
RBM
hasconsistently emphasized expansion of the full use of
insecticidal mosquito nets as a shared vision among
stakeholders in malaria-endemic countries (3) . The Global
Fund, on the other hand, has functioned remarkably as
the leading donor for malaria control programs. The
Fund has been operating under an international
partnership among multiple governments, the private
sector, and civil society. Since its establishment in 2002,
the Fund has supported programs to distribute more than
310 million LLINs to malaria-plagued areas in theworld (4) .
In light of addressing international cooperation to
spread the use of mosquito nets in malaria plagued
countries, this paper examines two cases: in Tanzania, A
to Z Textile Mills Ltd. and its cooperators; and in
Bangladesh, BASF Grameen Ltd. along with Grameen

28

Yoshio Aizawa, Hiromi Tsuboi

Group. In both cases, the programs locally produce the
LLINs and supply the finished products to communities
using their own distribution lines. The LLIN produced in
Tanzania is called the Olyset® net, and the Bangladesh
LLIN is called the Interceptor ® net (also known locallyas the “Auschorjo Moshori”). These two nets, which
remain effective against mosquitoes for several years,
have already received commendation from the World
Health Organization (WHO) due to their quality andeffectiveness. However, there is a significant difference
between the two cases regarding the approach tospreading the LLINs among the local people. This paper
focuses on this distinction, and discusses which case ismore successful in distributing the nets to solve theproblem of malaria.
2.

The state of malaria in Tanzania and Bangladesh
Malaria is a mosquito-borne illness which causes
fever, headache, shivering, and vomiting. Thoughmalaria is a preventable and treatable disease, these
symptoms can lead to comas in severe cases, or death in
the worst cases.
The “Reported Malaria Cases and Deaths 2013”
was released as part of the “World Malaria Report
2014.” These findings of these reports together statedthat malaria is currently being actively transmitted in 97
countries and territories worldwide(5) . Table 1 showssome information from the “Reported Malaria Cases andDeaths 2013” comparing malaria in Tanzania and
Bangladesh in perspective of the rest of the world.
According to Table 1, as of 2013, malaria puts the healthof 3.2 billion people at risk and causes 118,000 deaths
annually, worldwide. The number of people at risk
accounts for approximately 60% of the UN’s reported
global population, 1.2 billion people are at “high risk”(people living in areas with more than one incident per1000 people per year) and the remaining 2 billion people
at “low risk” (people living in areas with 0-1 incident
per 1000 people per year).

Table 1UN population
Tanzania
BangladeshWorld49,253,126

In Tanzania, the country’s entire population is
exposed to malaria and are considered “at risk” ofcontraction. Of the total population, 36 million people(more than 70% of the population) are at “high risk.”
In Bangladesh, on the other hand, only 16 million
people (10% of the whole population) are “at risk,” aquarter (4 million people) of who are considered to be at“high risk.” Therefore, Tanzania has a much greaternumber of presumed and confirmed cases of malaria,
patients suffering from malaria, and deaths attributed tomalaria than does Bangladesh (Table 1).
As mentioned above, according to recent studies
Bangladesh’s entire population is not immediately atrisk of malaria. Figure 1 illustrates the areas in
Bangladesh where malaria is most often transmitted.
Bangladesh consists of 64 administrative districts, 13 ofwhich register troubling rates of the spread of malaria.
These 13 districts are all in the east and north-east of
Bangladesh near the borders of India and Myanmar.

Bangladesh

IndiaHigh transmission

Myanmar

Low transmission
Bay of Bengal

Fig. 1

Epidemiological profile in Bangladesh(5) .

3.

A to Z Textile Mills Ltd. and its cooperators
in Tanzania
3.1 Background: a series of campaigns for malaria
control in Tanzania
The effort for malaria control in Tanzania has been
operating on a full scale due to the efforts of its Ministry

Reported malaria cases and deaths 2013 (5) .

At risk(low + high)At risk(high)

Presumed andconfirmed
malaria cases

Inpatientmalaria cases

Malaria
attributed
deaths49,253,126

36,331,049

8,585,482

371,5538,528

156,594,962

16,223,238

4,165,426

3,864

1,155

15

5,594,188,398

3,230,675,778

1,163,534,413

132,412,050

5,431,427

118,645

International Cooperation to Spread Mosquito Nets: Case Studies in Tanzania and Bangladesh

of Health and Social Welfare and its development
p a r t n e r s s in c e 2 0 0 4 . T h e s e e ff o r t s c o n f o r m t orecommendations made by the RBM Partnership ands u p p o r t o ff e r e d b y th e G lo b a l F u n d a n d o th e rdevelopment partners. The Ministry’s National Malaria
Control Programme (NMCP) has played a core role inpromoting the effort to curb malaria through subsidizing
the spread of LLINs and their use across the nation.
In the initial stages, NMCP introduced the Tanzania
National Voucher Scheme (TNVS) with the financial
support of the Global Fund. In the scheme, vouchers areprovided to pregnant women when they visit theirprenatal care facilities and/or to mothers who alreadyhave a child under-five years of age when the child goesin for their first vaccination. Those mothers andexpecting mothers then exchange the vouchers with amodest top-up expense for LLINs at registeredretailers(6) .
Upon extension of the grant by the Global Fund,the NMCP proposed continuing the voucher system aswell as an Under-5 Catch-up Campaign (U5CC)
whereby LLINs were distributed free to children underfive years of age (7) . The U5CC was implemented from
April 2009 to May 2010 with the support of the World
Bank, President’s Malaria Initiative (PMI), UNICEF,
and other governmental and non-governmentalorganizations. The Universal Coverage Campaign(UCC), mainly funded by the Global Fund, thenfollowed after U5CC from October 2010 to October
2011 in order to provide additional LLINs to those who
were not covered by TNVS or U5CC. Currently, theMass LLIN Replacement Campaign is expected to startduring 2015 to replace LLINs across the nation(8) .
3.2

A to Z Textile Mills Ltd. and cooperators
In accordance with the continuous effort to end
malaria in Tanzania, A to Z Textile Mills Ltd. (A to Z)
played an essential role in spreading LLIN usage acrossthe nation. A to Z is a private holding company
established in the 1960s and has come into prominence
for the production of LLINs in response to the demandfor controlling malaria. The company together with its
affiliates is creating employment opportunities for morethan 7,000 Tanzanian people and is capable of producing
30 million LLINs per year at the moment(9) .
A to Z was originally a producer of garments forthe local market. During the 1970s, it started producing
bed nets, to which consumers could coat with insecticide29

as needed. Later, it started producing insecticide-treated
bed nets, although consumers had to reapply insecticide
after washing the nets or when they became dirty.
Recognized by consumers for the strength of thecompany’s bed nets and production technology, A to Z
was the largest producer of insecticide-treated bed nets
in Africa by the beginning of the 1990s(10) .
An opportunity arose in early 2000s when
initiatives for malaria control became active within the
Tanzanian government and development partners,
aiming to halt the spread of malaria by 2015.
Accordingly, WHO, a promoter of RBM approached
Sumitomo Chemical Company (SCC) of Japan. SCC wasa pioneer of producing LLINs, called Olyset® net, thatwere made with an insecticidal constituent woven into
the fabric(11) . WHO requested SCC to transfer the LLIN
technology to local companies in Africa and SCC
accepted the request.
Seeking a stable local producer of LLINs under
RBM, WHO short-listed local companies and after
which SCC selected A to Z for the technology transfer(12) .
Acumen Fund, another promoter of RBM and a funder tosocial venture capital, also played a significant role,providing a loan (325,000 USD) (13) to A to Z for thecapital investment in producing LLINs. The Acumen
Fund also facilitated ExxonMobil to develop a local
market for LLINs as well as to offer resin, a material ofsynthetic fabric, to produce LLINs. Figure 2 shows therelation between A to Z and these cooperators.
As a result, Olyset ® nets produced by A to Z and
SCC became the only polyethylene net with a full WHO
Pesticide Evaluation Scheme recommendation during
the 2000s (7) . Not only that, but with the quality product,
A to Z became the largest producer in Africa. A to Z
currently supplies Olyset ® nets for the demands of thelocal market, but it mainly supplies organizations
including UNICEF and the government of Tanzania andother African nations (see Fig. 2). Due to the significant
contribution of A to Z and cooperators, Tanzania
achieved full coverage of LLINs across the nation in
October 2011 (14) .
3.3 Successful factors in the spread of LLINs
In the A to Z case, there are key factors associatedwith the success of spreading the LLINs and their usage.
First, the international demand for controlling malaria
has been a fundamental factor enabling various
stakeholders to cooperate with each other under the30

Yoshio Aizawa, Hiromi Tsuboi

same goal of reversing and ultimately halting the spreadof malaria. In accordance with international demand, theTanzanian government in partnership with internationalorganizations and private organizations has taken
initiative to promote three national campaigns: TNVS,
U5CC, and UCC.

WHO

Cooperation

Sumitomo
ChemicalCompany
Technology
Transfer

Cooperation

A to Z
Textile Mills
Ltd.

Loan forcapitalinvestment

Acumen Fund

Cooperation

Cooperation
Support for
maketing andmaterial
provision

ExxonMobile

Supply of Olyset net

TanzanianGovernment

UNICEF

Retailers

Supply of Olyset net
through subsidized programs

Private consumers

Fig. 2

A to Z Textile Mills Ltd. and cooperators.

Second, in line with the national campaigns, WHOand the Acumen Fund actively promoted a partnershipamong A to Z as a local LLIN producer and supplier,
SCC to provide the necessary technology to assure thequality of LLINs, ExxonMobile as a supporter formaterial provision and marketing, and UNICEF and
Tanzanian government as buyers and distributers of
LLINs.
Third, A to Z was an appropriate organization as a
producer and supplier. It had already accumulated
experiences of producing products that require sewing

and most importantly the relevant skills and knowledge
for producing the best quality nets. It was not acoincidence that SCC selected A to Z as the recipient of
its technology, but rather A to Z’s accumulated skills andknowledge. In addition, A to Z itself was capable ofplaying a role in distribution. A to Z was even selectedunder a procurement process of U5CC to deliver LLINs
to villages due to its capacity(15) .
After achieving full coverage of LLINs across thenation, A to Z’s challenge has been to diversify its
products and activities in order to sustain the company
and its presence in the textile and plastic industry for
decades to come.
4.

BASF Grameen Ltd. and Grameen Groupin Bangladesh
4.1 Establishment of BASF Grameen Ltd.
In 2004, the Bangladeshi government took
measures to form an official treatment policy for malaria
and adopted Artemisinin-based combination therapy(ACT) treatment methods. At around the same time, in
2006, the government started to receive outside grants.
Soon after (2007) the Global Fund became the mainsponsor promoting the use of LLINs andinsecticide-treated nets (ITNs). An NGO called BRAC, a
Bangladesh-based
international
development
organization, has also been receiving sponsorship by the
Global Fund and has been distributing LLINs and ITNs.
However, the health infrastructure in malaria-plagued
areas (see Fig. 1) is still inadequate and access to healthcare services is poor. Therefore, even after thesemeasures malaria is still a nationwide risk(16) .
The “World Malaria Report 2008” announced that
72% of the Bangladeshi population was at risk ofmalaria(17) . In response, BASF SE (a leading chemicalcompany) and Grameen Healthcare Trust (a non-profit
organization founded by Muhammad Yunus, the founderof the Grameen Bank) established BASF Grameen as asocial business joint venture in Bangladesh in March
2009. BASF Grameen’s social purpose was to improve
Bangladeshi people’s health conditions while providing
business opportunities for the poor(16) .
4.2 Mosquito net plant, and marketing by BASF
Grameen and Grameen Group
BASF Grameen utilized two existing products from
BASF’s portfolio: 1) chemically treated mosquito nets
(LLINs) under the worldwide brand name Interceptor®

31International Cooperation to Spread Mosquito Nets: Case Studies in Tanzania and Bangladeshthat protect people from insect-borne diseases, and 2)
dietary
supplement
sachets(referredtoasmulti-micronutrient sachets) that contain vitamins andessential micronutrients(16) . This paper focuses on thecompany’s mosquito net project.
In the initial stages, the mosquito nets were sold ingrocery stores and pharmacies in urban areas. They werealso sold in rural areas via established Grameen
networks. Then, the plant producing LLINs was opened
in Gazipur, near the capital city of Dhaka, on March 23,
2012. This plant, owned by Grameen Fabrics & Fashions
Ltd., is the first local LLIN production facility in
Bangladesh. The nets are coated with the insecticideFendona®, a BASF product, and are sold under the local
brand-name “Auschorjo Moshori” (the magic mosquitonet). The nets remain effective against mosquitoes forseveral years, in compliance with the WHO’s
requirements for LLINs. They also retain their repellent
properties for up to 20 washes (16) .
By establishing this LLIN production facility,
BASF Grameen and Grameen Group have created newjobs for the local people and have influenced the
reduction in the number of mosquitoes. Now, BASF
Grameen and Grameen Group can source the LLINS(specifically the Auschorjo Moshori brand) from theplant and market them directly. Grameen Distribution
Ltd. sells the nets through Grameen Marketing
Network (18) as well as other marketing channels. The
main sales area is headed by the Chittagong Division in
the south-eastern region of Bangladesh. Needless to say,the Grameen Bank, BASF Grameen, and the GrameenGroup have made the value of these LLINs very clear tothe people in these malaria stricken areas.
According to the second author’s fieldwork in
December 2012, three sizes of the nets (L, M, and S) areavailable, retailing for TK.650 ($7), TK.600 ($6.5), andTK.550 ($6), respectively. Baring in mind that thecheapest non-LLIN or ITN that is available is sold forTk.200 ($2.2), the upfront cost of an LLIN might be toohigh for the poor, even though the net lasts longer than a
non-LLIN. Therefore, it is important to reduce the retailprice of the superior LLINs in order to accelerate thespread of their usage.
Figure 3 (which is also based on the second
author’s fieldwork) shows the collaborative structure
between BASF Grameen and Grameen Group.

Fig. 3
BASF Grameen
collaborative structure.

andGrameenGroup’s

5. Conclusion
As of now, malaria treatments and prevention
methods differ from region to region and country tocountry. No universal approach has been developed totackle the issue of malaria. Malaria stricken areas lackappropriate treatments, and medicine is typically too
costly for the poorest victims. Irrigation ditches, drains,
and other places where water tends to collect are notadequately maintained in many places in developing
countries, which also aid the spread of malaria. In places
with conditions such as these, an LLIN is the bestsolution (16) .
In Tanzania, A to Z’s efforts, with the support of thegovernment, has played an essential role in spreading
the use of LLINs. They have done so through a social
marketing effort that is financially supported byinternational donors such as the Global Fund, the World
Bank, and UNICEF, as well as by private companies
such as SCC and ExxonMobile. The initiative hasbrought full coverage to malaria stricken areas by LLINs,
which it achieved in October 2011.

32

Yoshio Aizawa, Hiromi Tsuboi

In Bangladesh, on the other hand, efforts to combat
malaria are being undertaken by BASF Grameen andGrameen Group, who are not charities but rather
for-profit businesses. Therefore, BASF Grameen andGrameen Group do not promote LLINs via social
marketing like a national voucher scheme which brings
subsidized nets to the poor (19) , nor do they (at the time of
publication) participate in Bangladesh’s National
Malaria Control Programme, supported by the Global
Fund.
From the perspective of the Millennium
Development Goals (however broad or narrow they maybe), the case study of malaria control and eradication in
Tanzania appears to be more significant than the
Bangladeshi case. However, the malaria problem needs
to be addressed over the long-term. Therefore, in terms
of project sustainability, it remains to be seen as to what
extent the Tanzanian government can continuously
subsidize the replacement of worn LLINs without
financial support from donors. The Bangladeshi case, on
the other hand, could be more sustainable in the long run
since it is a business whereby the LLINs retail prices are
based on the purchasing power of the consumer market.

http://www.natnets.org/(9)

A to Z Textile Mills, Ltd. (2015/01/16)

http://www.azpfl.com/index.php/en/profile/company-history(10)

Masum, Hassan et al. (2010): Africa’s Largest

Long-lasting Insecticide-treated Net Producer: Lessons from A
to Z Textiles, BMC International Health and Human Rights 10(Supple 1): S6, 3.
(11)

Nihon-no-kigyou-no-bijinesu-kenkyukai (Study Groupon

BusinessofJapanese

Companies)(2011):

Nihon-no-kigyou-no-BOP-bijinesu (BOP Business of JapaneseCompanies), 30．
(12)

ibid, 36．

(13)

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(14)

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(15)

Bonner, Kimberly et al., op. cit., 5.

(16)

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UNDP (2008): Creating Value for All: Strategies forInternational Cooperation to Spread Mosquito Nets: Case Studies in Tanzania and Bangladesh

国際協力を通じた蚊帳の普及：
タンザニアとバングラデシュの事例から
藍澤淑雄**・坪井ひろみ***要

旨

マラリアは，世界の地域における開発を脅かす深刻な問題の一つである．このため，2000 年に国連 189
か国が採択したミレニアム開発目標(MDGs)ではマラリア撲滅が目標の一つとして掲げられた．そしてこれを受け，国際社会もマラリア流行地域における撲滅対策を講じてきた．マラリア対策には様々な方法があるが，その中でも予防対策としての防虫蚊帳(LLINs)は，マラリア撲滅対策の最も有効な手段として注目を集めている．
本論では，マラリア流行地域における国際社会による防虫蚊帳の普及にかかる分析を行う．このため，二つの取り組み事例について検討する．ひとつはタンザニアにおける A to Z 社とそのパートナーによる取り組みで，もう一つはバングラデシュにおける BASF グラミン社とグラミン・グループによる取り組みである．具体的には，タンザニアの事例ではオリセット・ネット，バングラデシュの事例ではインターセプ
ター（地域の呼称は「Auschorjo Moshori （魔法の蚊帳）」と呼ばれる防虫蚊帳の普及について検討する．
どちらの事例でも，地域の民間企業・グループが防虫蚊帳を生産し，それぞれの普及ルートを通じて防虫蚊帳を住民に供給している．一方で，二つの防虫蚊帳の住民への普及方法には大きな違いがある．本論
では，この違いに着目し，マラリア対策のための防虫蚊帳の普及のためにはどちらの方法が有効かについて検討する．

**秋田大学国際資源学部***秋田大学大学院工学資源学研究科

33

34

名前

35

秋田大学大学院工学資源学研究科研究報告，第36号，2015年10月

研究報告

A Study on Legislative and Administrative Factors
behind Informal Artisanal and Small-scale Gold Mining (ASGM) in Tanzania
Yoshio Aizawa**
Abstract
This paper examines the case of artisanal and small-scale gold mining (ASGM) in Tanzania and discusses thelegislative and administrative factors that make shifting from the informal sector to the formal sector difficult for
ASGM. Artisanal and Small-scale Mining (ASM) activities operate in the informal sector in many cases, causing
environmental degradation, health and safety problems, as well as child labor issues. According to the United
Nations Economic Commission for Africa (UNECA), the estimated number of ASM workers and dependents in
Tanzania is 1.5 million and 9 million, respectively. The bulk of Tanzanian ASM is ASGM, with operations anddependent contracts accounting for approximately 60 percent of the total ASM workers and dependents. This being
the case, the government has recognized the importance of supporting ASM and integrating it into its national
policies and development strategies, with further policy implementation expected to continue in the future. Given
this context the following case study paper discusses the legislative and administrative structures behind informal
ASGM.

1. Introduction
Appropriate means of government regulation ofartisanal and small-scale mining (ASM) in Africa has
been long disputed. In many cases ASM activities
operate in the informal sector, meaning respective
governments cannot control incidental issues likeenvironmental degradation, health and safety problems,and child labor issues—not to mention the potential
problem of fueling armed conflicts amongst competing
entities. An equally serious problem is governments’loss of income that they should be collecting throughroyalties and taxes which could then be invested into
economic stimulus activities and social welfare
programs for the benefit of the people.
However, tight restriction on ASM activities is nota realistic measure for governments to adopt. In Africa
many people are dependent on the income they earn both
directly and indirectly from ASM activities. According
to an estimate by the United Nations Economic
Commission for Africa (UNECA) more than 8 million
ASM workers were active in 2011 in 21 mineral-rich
African countries, with about 46 million people who
were financially rely on ASM operations(1) . Internationalorganizations and governments have thus recognized theReceived July 23, 2015** Faculty of International Resource Sciences, Akita University

importance of supporting ASM as a means of economic
and social development instead of attempting to restrict
it too harshly.
Prominent among African ASM initiatives is theAfrican Mining Vision (AMV). The AMV started in2009 by African Union leaders in mineral producing
countries. The AMV emphasizes the promotion of ASM“to stimulate local/national entrepreneurship, improve
livelihoods, and advance integrated rural social andeconomic development”.(2) In accordance with the
AMV’s strategies, many mineral-rich African countries
have integrated ASM support-measures into theirgovernment’s mining policies and poverty reduction
strategies.
The issue however is how might informal ASM
shift into the formal sector and thereby allow
governments more control in addressing current
problems connected with ASM. So far there is noevidence that the implementation of regulatory policies
and strategies such as those adopted by mineral-rich
African countries have had a significant, successful
impact on moving ASM into the formal sector(3) .
Therefore, the question is what factors are there thatencourage ASM workers to want to remain in theinformal sector.
With this in mind, this paper examines the case ofartisanal and small-scale mining of Tanzania, which has

36

Yoshio Aizawa

one of the largest number of ASM workers anddependents in Africa. To clarify issues of ASM, thispaper particularly looks at artisanal and small-scale gold
mining (ASGM) which accounts for the largest part ofASM activities in Tanzania. This paper first overviews
the status of ASGM and then discusses some legislative
and administrative structures that make shifting from theinformal sector to the formal sector difficult for ASGM.
2. Status of ASGM in Tanzania
Brief history of ASGM in Tanzania
ASGM in Tanzania was first legitimized when the
Mining Act was enacted in 1979 although small-scale
placer gold mining was already operational even during
the colonial period. ASGM achieved rapid growthduring the 70s, propelled by the abolishment of theinternational gold standard system and rise in the gold
price(4) . The growth of ASGM was later prompted by an
influx of farmers into ASGM, who needed to diversify
their means of livelihood after the initiation of theStructural Adjustment Program (SAP) in 1986 which
abolished subsidized operations in the agricultural sector.
A declaration by President Mwinyi in 1990 also gave thegrowth of ASGM greater impetus by liberalizing ASM
for unregulated operation in the country(5) .
At present Tanzania retains the largest number of
2.1

ASM workers in Africa (1) . The estimated number of ASM
workers and dependents, who rely on incomes from ASM,
in Tanzania is 1.5 million and 9 million, respectively (1) .
ASGM accounts for the largest part of ASM activities, orapproximately 60 percent of all ASM workers(6) . Based on
this number, estimates indicate that roughly about one
fifth and one eighth of all Tanzanians rely on ASM and
ASGM, respectively.
Meanwhile, another sector of Tanzania’s mining
industry, large-scale gold mining (LSGM), offers quite thecontrast to what is happening with ASGM. ASGM
activities are inclined to conduct their operations in theinformal sector due to their difficulty with meeting
legislative requirements. LSGM activities on the other
hand have expanded due to foreign investments which the
Tanzanian government has been promoting since themid-90s(7)(8) . With the expanded LSGM activities in mind,
the Tanzanian government has emphasized its support for
ASM through official policy objectives such as the
National Strategy for Growth and Reduction of Poverty II(MUKUKUTA II) and the Mineral Policy 2009, both ofwhich aim to shift informal ASM into the formal sector
eventually(9)(10) .
Policies aimed at shifting informal ASM into theformal sector include allocating mining plots specificallyfor ASM, establishing legal and regulatory requirements
for mine workers, as well as policies that are geared to themore technical aspects of operating ASM(6) . Despite themeasures that the government has already taken, still
further policy implementation is expected (11) .
2.2

Fig. 1

Estimated Number of ASM in Africa(1) .

ASGM System in Tanzania
The Mining Act (2010)(12) defines ASM (which
includes ASGM) in Tanzania as a mining operation“whose capital investment is less than US $100,000 or
its equivalent in Tanzania shillings.” In a formal ASM
operation, the ASM worker is required to have a Primary
Mining License (PML) in order to officially maintain themining right in a potential area for the period of sevenyears. The right to mine an entitled area can be renewed
and even transferred to another miner.
In the case of ASGM, after an ASGM worker
becomes a PML holder, in many cases, the holder rents a
potential mining area to pit holders(4)(13) . Pit holders theneither mine by themselves or commission diggers tomine (14) . Once a pit holder and diggers start yielding
gold ores, the PML holder, through official channels,
markets the ores to registered processors who then sell

A Study on Legislative and Administrative Factors behind Informal Artisanal and Small-scale Gold Mining (ASGM) in Tanzania

Primary Mining License
Holders
Rent apotential land

BuyersRegional investors
Capitalinvestment

37

Capital investment

Capital investment
MiningPit Holders
MiningProcessing

Marketing

Mining contract

Diggers

Processors

Fig. 2

ASGM System in Tanzania.

mining license is based on a first-come, first-served basis.
Those who do not have access to reliable information are
discouraged from applying for a mining license. LSGM
operators, multi-national companies or their juniorcompanies, in most cases, have the advantage since they
are relatively in a better position of acquiring thenecessary
informationonpotential
mining(14)
opportunities .
UnlikeASGM,
multi-national
corporations are able to spend a considerable amount offinancial resources in exchange for information on mining
resource potential from prospectors.
Therefore, the government has allocated mining areas
specifically for ASGM as part of its supporting measures.
However, ASGM workers are not necessarily anxious todo their mining activities in the specified areas. And, PML
holders are in fact not always operating specified areas(6) .
Regardless acquiring a mining license for non-specified
areas is still on the first-come, first-served basis.
Even if an ASGM worker successfully acquires a
3. Factors behind Informal ASGM
Before enacting rules to formalize ASGM in Tanzania, PML, the PML holder should comply with Article 55 of
it is essential to examine whether or not the present the Mining Act (2010) to “take all responsible measuresinformal ASGM workers can comply with the Mining Act on and under the surface for the purpose of mining(2010) and whether or not the government’s support operation” including capital investment, payment ofsystem for ASGM is adequate. The following discusses loyalties and taxes, and environmental and social
legislative and administrative structures behind informal protection(12) . For example, based on the Mining
ASGM.
Regulation, which supplements the Mining Act (2010), a
PML holder is required to submit an Environmental
3.1 Legislative factor
Meeting legislative requirements is one of the most Protection Plan within four months from the date ofdifficult factors for informal ASGM workers to overcome. acquiring a PML (15) . This should be accompanied with
To be legalized, an ASGM worker needs to acquire a results of an environmental investigation and a social
Primary Mining License (PML) as stipulated in the article study conducted by an independent expert(15) . The Mining
54 of the Mining Act (2010). However, acquisition of a Act (2010) in other words cannot make all ASGM workers

the processed gold to registered buyers for further
marketing.
While the PML holder is responsible for all of themining operations in the entitled area, in many cases it is
the pit holders who play roles of investing capitals andhandling the labor arrangements. Therefore, pit holders
take the most financial risk during fruitless periods. In
some cases though, the capital investment is made byregional investors. Figure 2 shows stakeholders in a
typical ASGM system and their roles and relationships
among them.
Although it could vary depending on the particular
locality, allocating the profits after a successful yield ofgold is roughly 30 percent for a PML holder, 40 percent
for pit holders, and 30 percent for diggers in a typical
pattern found in the northwestern part of Tanzania where
ASGM has been traditionally active (4)(14) .

38

Yoshio Aizawa

inclusive in the formal sector, assuming that a formal
ASGM worker is technically and financially capable ofmeeting all the requirements.
When an ASGM worker decides to be in the informal
sector, their burden is reduced by evading or disregarding
environmental and social legal requirements. However,limited formal access to credit for capital investment isstill an obstacle. To meet capital needs, in one case, aninformal ASGM without sufficient financial resources
asked residents in the mining area to contribute their own
working capital (like shovels or other hand-tools formining) while in another case a middleman provided
working capital in exchange for a promise that gold would
be sold back at a lower price than the official market
price(13) . Thus, even without a PML, informal ASGM has a
way to make a mining pit operational without meeting
legislative requirements and going through cumbersome
procedures to acquire a PML.
3.2

Administrative factor
Another structural factor behind informal ASGM isthe centralized administration of the mineral sector. The
centrally responsible organization is the Ministry ofEnergy and Minerals (MEM) which has Zonal Mines
Offices and Residential Mines Offices across the country.
The centralized administration in the mineral sector isjustifiable since it involves critical issues such as anegotiation with foreign investors and equitable
distribution of resource benefits at the national level
which has an obvious influence over country’s overall
economy. However, the centralized system in the current
administrative structure cannot identify technical,
financial, and information needs of ASGM at mining sites
and thus cannot provide and coordinate the appropriate
services to shift informal ASGM into the formal sector.
In the case of Tanzania, the central government hasdecentralized its administrative function giving moredecision-making power to the local governments overdecades. At the regional level, there are Regional Offices
acting as operating arms of the central government. At the
district level, Local Government Authorities (LGAs), thathave rather extensive discretional powers, provide public
services in their jurisdiction in response to various
people’s needs. Provision of public services is madethrough their operating arms at Ward Offices which staff
technical officers of different sectors. Even at the village
level, a Village Executive Officer is stationed by the LGA
and takes administrative and coordination responsibilities.

However, issues related to the mining are out of the
responsibility of LGAs due to the institutional set-up of
the centralized mining sector. LGAs actually do not regard
the mining sector as part of their responsibility and thisentails exclusion of the mining sector from LGA’s
planning (16) .
With the current arrangement of the MEM, mine
officers at Zonal Mines Offices are responsible forproviding technical services to ASM through Residential
Offices. However, Zonal Mines Offices are responsible formining issues including provision of licenses andtechnical services to as many as 3 to 4 regions at a time,
which sometimes includes more than 25 districts. Even in
the relatively established decentralized administration of
the local government, recent studies show that public
services have not been delivered effectively in response tocommunity needs(17)(18)(19) . In consideration of limited
funds and limited access to remote mining communities(20) ,Zonal Offices and Residential Offices are most probably
not able to provide appropriate public services to theneeds of ASGM communities.
4. Conclusion
This paper discussed two major structural factors
behind informal ASGM: the Mining Act (2010) and theadministrative structure to govern ASGM activities. The
Mining Act (2010) is not a means to discourage informal
ASGM workers unless they are capable of going throughprocedures to acquire a PML and are able to meetenvironmental and social requirements necessary formining operations. However, there is a gap between thecurrent situation and the legislative assumption. Therefore,
governmental support is essential. However, government
support alone is not sufficient partly due to theadministrative capacities and the structure of the mining
sector.
Further studies are to be carried out on factors topromote supportiveness of the government in addition to
structural factors discussed in this paper. Moreover, toformulate a concrete measure to shift ASGM into theformal sector, it is necessary to understand clearly to what
extent ASGM workers choose to remain operating in theinformal sector and how much their incentive to stay is as
well as what kind of incentives they have.
謝辞
本稿は, 平成 27 年度科学研究費助成事業（学術研39

A Study on Legislative and Administrative Factors behind Informal Artisanal and Small-scale Gold Mining (ASGM) in Tanzania

究助成基金助成金）（研究課題番号：15K13064, 挑戦
的萌芽研究, アフリカの零細鉱業を取り巻く社会構
造の解明）の支援によるものである. 記して, ここに感謝したい.

Democratizing Trends in Artisanal Production. London and
New York: Routledge. pp.179-206.
(12)
(13)

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(3)

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D. F. Bryceson, E. Fisher, J. B. Jonsson, and R. Mwaipopo

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(4)

Imparato,

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Development Southern Africa. Vol. 25. No. 2. pp.199-213.

40

Yoshio Aizawa

タンザニアにおけるインフォーマル零細金鉱業を取り巻く
法的・行政的要因の検討
藍澤 淑雄**
本論は, アフリカにおける零細鉱業をインフォーマル化させている要因を検討するため, 零細鉱業を取り巻く制度的要因について議論するものである. アフリカ鉱物資源国の多くでは, 土壌劣化や環境汚染, 劣悪な労働安全衛生ならびに児童労働など, 零細鉱業のインフォーマル化がもたらす影響が深刻化している. 零細鉱業従事者数 150 万人（国連アフリカ
経済委員会推定）を有するタンザニアでも, 零細鉱業のインフォーマル化がもたらす様々な問題が表面化している. このため, タンザニア政府は, 国家貧困削減戦略ならびに鉱業政策に零細鉱業支援を位置付けてきたものの, その実施は必ずしも十分とは言えない. 本論は, アフリカにおけるインフォーマル零細鉱業のフォーマル化に資するため, 特にタンザニ
アの零細金鉱業を事例として, フォーマル化の隘路となる可能性がある法的・行政的要因について検討する.

**秋田大学国際資源学部資源政策コース

41

秋田大学大学院工学資源学研究科研究報告，第36号，2015年10月

研究報告

生徒指導における「段階的指導」の効果と課題－2 高校の管理職教員へのインタビュー調査から－
井陽介＊＊， 鈴木 翔＊＊＊

Effects and Issues of Progressive Discipline on Student Guidance andCounseling
Based on Interviews with managerial Teachers of two high schools
Yousuke I＊＊，Sho Suzuki＊＊＊

Abstract
In Japan today, there are some high schools that have introduced progressive discipline as a form ofstudent guidance and counseling. To date, opinions have been divided on effects and issues of it. However,there has been very little research that examines effects and issues of progressive discipline through casestudies on schools that are implementing it. Furthermore, important implications for examining effects andissues of progressive discipline can be obtained by surveying schools that have been implementing
progressive discipline for many years. Therefore, in this study, teachers (vice principals) at schools
implementing progressive discipline were interviewed and effects and issues of progressive discipline were
examined. Results revealed that, in terms of effects, the number of students who became suspended fromthe school were reduced and the school environment became less disruptive. In terms of issues, it revealed
that negative image of progressive discipline might have reduced the number of applicants for the school.
Furthermore, it was found that teachers recognized the issue on how to deal with students with
developmental disorders in applying progressive discipline.

１．はじめに生徒が起こす問題行動（対
文部科学省 によれば，
教師暴力，対生徒間暴力，対人暴力，器物損害）の発生状況は依然高い水準にある．例えば，中学校での学校内における暴力行為発生件数を平成 9 年の時点（18209 件）と平成 25 年の時点（36869 件）とを比較すると約 2 倍に増加している．このような状況から，学校現場で生徒指導のより実践的な指導体制の構築を検討していく事は喫緊の課題であるといえる．
（1）

2015 年 7 月 27 日受理**明治学院大学心理学部，Faculty of Psychology，Meiji Gakuin
University***秋田大学大学院工学資源学研究科，Graduate School ofEngineering and Resource Science，Akita University

阪根（2）は，香川県内の小中学校の生徒指導に関わる教員（調査対象校としては約 7 割）を対象に生徒指導に対する質問紙調査を実施し，「『生徒指導上の諸問題の現状と文部省の施策について』の中で公表される問題行動発生の数は，学校・校種によりばらつきがあり，特に中学校では，問題のある学校とな
い学校の差は顕著であり，その為生徒指導の対応の一般化は難しい状況にある」と指摘している．この結果から，特に教育困難校といわれる学校では，生徒の起こす問題行動に生徒指導として対応する場合，教育困難校独自の生徒指導が求められている現状があるといえる．
また高等学校でも，特に教育困難校と呼ばれるような学校においては，非行や中途退学といった生徒
指導上の問題が集中し，教育困難校独自の生徒指導体制が必要となっている．

42

井

陽介・鈴木

このような状況を裏付けする動きとして，今日の学校現場では「段階的指導」方式の生徒指導を導入
している学校が見受けられる．
２．先行研究の課題と本研究の目的
国立教育政策研究所生徒指導研究センター（3）によれば，「『段階的指導』とは，大きな問題行動に発展させないために，小さな問題行動から，曖昧にすることなく注意するなど，段階的に指導をする方式である」とし，また「この指導方式は，アメリカで広く実践されているゼロトレランス（直訳すれば「寛容ゼロ」ということだが，各学校現場では，「安全で規律ある学習環境」を構築するという明確な目的のもとで，小さな問題行動に対して学校が指導基準にしたがって毅然とした態度で対応するという理念をさす）と深く関わっている」と説明している．この報告書の中では，「段階的指導」の説明は，コラムの中に書かれるに留まっている．またゼロトレランスという用語とともに説明がなされたことも相成り，
ゼロトレランスという言葉のインパクトが前面に押し出されてしまい，その部分にばかり注目が集まってしまった経緯がある．
米国の「ゼロトレランス」を調査した加藤（4）によれば，「『ゼロトレランス』とは，『寛容さなしの生徒
規律指導』であり，暴力，いじめ，麻薬，アルコール，教師に反抗などの重大な規律違反に対しては，
その理由の如何を問わずに『寛容さなしに』規律に従い，放校を含む毅然とした処罰措置をするという方式であり，大多数の善良な生徒の学習環境を最適に保つためには，一部の問題非行生徒を排除して，学校全体の規律を大切にしようとする考えである」と説明している．
この加藤の説明に見られるように，「ゼロトレランス」は問題を起こす生徒を学校から排除するもとして捉えられている一面がある．
そのため，
教育現場，
識者を中心に賛否ある議論が交わされ今日に至っている．
「米国で実践されていしかし，藤平（5）によれば，
るゼロトレランスは二つの概念があり，「一つは銃や
薬物に対する『一年間の放校処分』も視野に入れた
国家政策のもの．二つめは『小さなことも曖昧にしないで，段階的に指導をする』という割れ窓理論を応用したものである」としている．
また藤平は，日本でゼロトレランス理念を導入している学校を調査した結果，どの学校も一回で放校処分にするということはなく，小さな問題でも『い翔

けないことはいけない』と毅然とした態度で段階的に指導しているという共通点があり，その効果として学習（学校）環境が好転したこと，教職員の足並みが揃ったことを挙げている．藤平がゼロトレラン
ス理念を導入している日本の学校を調査したことは，どのように日本でゼロトレランス理念に基づいた実践がなされているのかやその有効性について，有益な示唆を与えている．
しかし，「段階的指導」について教育現場や識者から賛否両論の活発な意見が出されるものの，「段階的指導」を実践している学校を調査することは非常に少ない状況にある．そのため教育現場での実践のあり方やその効果・課題については，十分に検討されてきたとは言いがたい．また生徒指導の効果を検討するためには，調査年に実践を行っている学校を調査の対象とするだけでは不十分であり，継続的にその実践を行っている対象がどのような効果を得て，どのような課題を見出しているのかをつぶさに検討していく必要がある．
そこで本稿では，これらの課題を克服するため，「段階的指導」を導入して約 10 年目を迎える高等学校を調査対象校とし，教員へのインタビュー調査を実施した．本稿では，インタビュー調査で得られた事例を分析し，「段階的指導」の継続的運用の在り方とその効果・課題について検討することを目的とした．
３．調査の概要
3．1 調査の概要「段階的指導」
を実践している下記 2 校において，管理職教員である教頭にインタビュー調査を実施した．インタビュー調査は，半構造化面接法で行い，会話内容は B 校については IC レコーダーにて録音をし，調査後逐語録を作成した．
D 校については録音の許可が出なかった為，調査
中会話を記録し，調査後詳細に記録を起こした．イ
ンタビュー実施日は B 校が平成 27 年 7 月 10 日，D
校は平成 27 年 7 月 3 日であり，それぞれのインタ
ビュー時間は約 45～60 分であった．
主な質問項目は以下の 4 点である．
①「段階的指導」導入の目的②「段階的指導」運用の在り方③「段階的指導」の効果④「段階的指導」の課題

生徒指導における「段階的指導」の効果と課題－２高校の管理職教員へのインタビュー調査から－

3．2 調査校
A 県B 校
北陸地方に位置する高等学校．平成 17 年度より，
ゼロトレランス理念に基づきチェックカード制を用いた「段階的指導」を実施していた．
C 県D 校
東海地方に位置する高等学校．
平成17 年度より，
チェックカード制を用いた「段階的指導」を実施していた．また 2008 年にも同様の調査で訪れた学校でもあり，その際に頂いた資料を次項において適宜引用した．

守らなければならない項目が記載されており，教員が服装違反等している学生を見つけた場合に，チェックされるカードのことである．両校の「段階的指導」の運用についてそれぞれ下記に示す．
B 校では，違反した生徒を発見した教員が「生徒指導チェックカード」（図 1）を記入し，当該生徒の担任に渡した後，生徒指導チェックカード枚数一覧
表（図 2）に記入する．担任は「生徒指導チェックカード（担任控え）」を保管し，「生徒指導チェックカード（生徒控え）」を当該生徒に渡す．その際，「生徒指導チェックカード」の枚数と内容に応じて，段階ごとに下記（表 1）の指導を行う．

４．調査結果と各質問項目における考察
調査で得られた会話データを基に，質問項目ごとに共通点をまとめた．また調査校から頂いた資料を適宜引用し以下にまとめた．
4．1「段階的指導」導入の目的
調査校における導入の目的の共通点は，次の通りであった．
① 「段階的指導」導入の目的は，荒れている学校の改善であったこと．
共通点として，「段階的指導」導入前は，学校が荒れていたという背景が確認された．このことについて調査校の教頭は，下記のように述べている．
B 校教頭「高校が統合する際に，非常に生徒指導で苦労しているという背景もあったので，県の教育委員会が全く新しいコンセプトで学校をつくって，学校を立て直そうとしたのが始まりです」．
D 校教頭「前は，地元でも荒れている高校で有名だった．
（「段階的指導」の）導入時には，まだ私は赴任していなかったけど，学校が荒れていたことが関係をしていると聞いている．自分自身も近くに住んでいるから，荒れている学校という認識はあった．
また本校の多くの生徒は，卒業後地元の企業に就職する．社会のルールやマナーを教えられる最後の機会でもあるので，導入したと聞いている」．
以上の事から，調査校においては，「段階的指導」
導入前はその地域では荒れている学校または教育困難校と言われる状況にあり，それを改善することを目標に「段階的指導」を導入した経緯がうかがえた．
4．2「段階的指導」運用の在り方
両校ともに一般的に学校で行われている生徒指導の他に，チェックカードを用いた「段階的指導」を行っていた．チェックカードには，各学校で生徒が図 1．B 校の生徒指導チェックカード

図 2．B 校の生徒指導チェックカード枚数一覧表

43

44

井

陽介・鈴木

表 1．B 校の指導内容
枚数
5枚

指導教員
学年団

10 枚

学年団

15 枚

生徒指導部長

20 枚

教頭

25 枚

校長

指導内容
学年団より本人へ注意
保護者への連絡

保護者への連絡生徒指導部長より本人へ注意，保護者へ連絡
教頭より本人へ注意
保護者へ連絡保護者召喚の上，校長より注意表 2．B 校のレベル別の問題行動と指導内容
レベル
問題行動
指導内容

2
3

なるようなことはなかった．謹慎解除後は，チェッ
クカード 4 枚からスタートすることになる．また毎
月 6 枚以上，チェックカードを発行された生徒の情報を教職員全体に周知させ，指導に活かしている．

学年団より本人へ注意

また B 校では，チェックカードを用いた「段階的指導」の他に，表 2 に示したような問題行動をレベル別に分け，それに違反した場合の生徒指導も実施をしている．レベル 1，2 までの問題行動については
表 1 に示した指導が行われ，レベル 3 以上の問題行
動は特別指導（謹慎処分）の対象となる．

1

翔

授業中の私語・ピアスの着用・バス停での迷惑行為
授業妨害・自転車の二人乗り・無断早退等
無断外泊・深夜徘徊・
家出等

生徒指導
チェック
カードに
よる指導

特別指導
(謹慎処分)

4

喫煙・飲酒・万引等

5

特別指導
窃盗・恐喝・薬物乱用 (無期謹慎
等
処分)
退学

D 校の「段階的指導」の特徴は，生徒の服装面に的を絞って行っていることであった．
学校の日常生活の中で，教員が違反している生徒を発見した場合，チェックカード（図 3）の半券を違反している生徒に渡し，もう一方の半券を職員室に設置されている BOX に入れる．BOX に入れられたチェックカードを生徒指導課がチェックし，枚数に応じた生徒指導（表 3）を当該生徒へ行う．
D 校では，違反した場合の罰則としては，退学に

図 3．D 校の生徒指導チェックカード
表 3．D 校の指導内容
枚数

指導教員

2枚

副担任

3枚

担任

4枚
5枚

6枚

7枚
8枚

担任・副担任・

指導内容
副担任による指導，課題指導
担任による指導，反省文・保護者連絡担任・副担任・学年主任による指導

学年主任

保護者へ連絡，課題

学年生徒課・

学年生徒課より本人へ注意

担任・学年主任

保護者へ連絡，課題

生徒課長(担任・学年主任同席)

生徒課長指導（担任・学年主任同席）による指導，保護者召喚，
振り返りシート

教頭

教頭指導（生徒課長同席）に(生徒課長同席)

よる指導，保護者召喚

3 日間の謹慎処分

調査校における運用面での共通点は，次の通りであった．
① 違反内容と違反した場合の罰則について，事前に生徒・保護者へ周知し，運用していた．
②「謹慎処分」を生徒に課す場合は，生徒の実情や家庭状況を考慮して実施していた．
運用の在り方で特筆すべき点は，「謹慎処分」の実
施の在り方である．両校ともに違反を繰り返す生徒には，チェックカード枚数が増えていくことになるが，違反をする度に教員から上記に挙げた指導をそれぞれ受け，その度に何がいけなかったのかという反省の機会が与えられる．
しかし，D 校では，頻繁に違反を繰り返す生徒はチェックカードの累積によって，謹慎処分となる．

45

生徒指導における「段階的指導」の効果と課題－２高校の管理職教員へのインタビュー調査から－

また B 校では，レベル別の問題行動と指導内容に定められたレベル 3 以上の問題行動を起こした場合，謹慎処分となる．謹慎処分は，処分を課せられた生
徒を登校させず，家庭内謹慎になるのが一般的である．しかし，B 校の謹慎処分では，全て学校内謹慎を実施していた．また D 校については，家庭の協力
や本人の現状を考慮して，家庭内謹慎と学校内謹慎の両方を採用している．このことについて，両校教頭は次のように述べている．
B 校教頭

くパターンでしょうか．1 年生の時は謹慎に入った子もいたけど，でも結果的には卒業したというパターンは本校は多いです」．
D 校教頭「この指導が始まった頃は，荒れている学校を落ち着かせるということがあったかもしれないが，今は大きな問題を起こす生徒がいない状況です．謹慎処分を受ける学生も少ないです．もちろん時には問題が起こる事もありますが，そんなに大きいことではないです．また遅刻・欠席がとても少ない」．

「家庭内謹慎をしていた時は，
やはり生徒
（の現状）
がなかなか把握できず，親御さんも働いて，意外と家の中で自由にしているとなかなか反省しないという背景があって，欠席が続く訳ですから，逆に生徒にとっても不利になるということなので，生徒の権利保障という人道的な面も含めて，学校で指導いた
しますということは徹底して行っています」．
D 校教頭「謹慎の場合，家庭内謹慎にするか，学校内謹慎にするかは場合によります．本人が深く反省をし，ご家庭の協力が得られる場合は，家庭内謹慎を行っています．家庭内謹慎を実施することも大切．子どもと親が向き合える時間をつくることができる．
但し，保護者の方が働いており，家にいない場合等の時は，学校内謹慎を行います．一人で生徒を家にいさせてもゲームをしたり，高校に行っていない友達と遊びに行ったりすることもあり，生徒が反省することに結びつかないですから」．

このように，調査校においては「段階的指導」を導入してから今日までの効果面を振り返ると，学校の荒れが治まり，落ち着いた学校環境になっていると認識していることが分かった．
効果面についての一例として，D 校から頂いたチェックカード発行枚数の年度毎の推移を図 4 に，平成 17，18 年度チェックカード発行枚数の推移を図 5にそれぞれ示す．
図 4 から，チェックカード発行枚数が導入初期と比較し，少なくなってきていることが確認できる．
また図 5 からは，チェックカード制を導入した最初の月は，チェックカード発行枚数が 966 枚もあったが，1 月から 8 月のデータはないものの，月を追うごとに徐々にチェックカードの発行枚数が減っていたものと考えられた．
このような効果を可能にしたのは，最初の段階で，生徒が問題行動を起こした場合に見て見ぬふりをせずに段階的に指導を行ったことが関係していると推測できた．

謹慎処分を課せられた生徒を学校から見放さず，
どのようにすれば生徒に反省の機会が与えられるかを考えながら運用されていた．
4．3「段階的指導」の効果
調査校における効果面での共通点は，次の通りであった．
① 学校環境が落ち着いたこと② 謹慎処分を受ける生徒が年々減ってきたこと
両校ともに現在の学校環境は落ち着いていることが共通点の一つであった．その理由として各教頭は次のように述べていた．
B 校教頭「やっぱり停学は減ってきたと思います．あとは軽微なものになってきたというふうに思います．
1 年生のうちはやっぱりそういう気持ち（先生に注意されない）で入ってくるんですよ．なんだけど，
実はそういうのはいけないということが分かって生
徒が学校生活をきちんと送ろうと思って卒業してい

単位：枚
1800
1600

1671

1400
1200
1000
800
600
400
200
0

802
612
454

563
354
279

324

215
214

図 4．D 校のチェックカード発行枚数推移(年度毎)

46

井

陽介・鈴木

翔

D 校教頭

「中学校の生徒には，厳しい高校と思われている面があります．でも，そこは中学校で高校説明会等をやるときは，しっかりと伝えます．厳しいということではなく，どういう意味で指導を行うかということは伝えるようにしています．それでも厳しいということだけを感じる生徒もいるかもしれません．だから，本来ならうちの学校に来るような生徒が選ばなくなったという印象もうけます」
．

単位：枚
1200
1000

966

800
600
400
284
200

129

127
53

0
９月

１０月

１１月

１２月

翌９月

図 5．D 校のチェックカード発行枚数推移(H17 年 9 月～H18 年 9 月)
4．4「段階的指導」の課題
調査校における課題面での共通点は，次の通りであった．
① 学校外からの「段階的指導」（ゼロトレランス）のイメージが良くない② 発達障害の生徒に対する生徒指導上の対応の在り方調査校においては，「段階的指導」や「ゼロトレラ
ンス」という用語を使用することによって，厳しい生徒指導という印象を外部に与えていると認識しており，下記に述べられているようにそのことによる弊害も生じている可能性が推測された．
B 校教頭「やはり社会ではあまり受け入れられていない面があります．ゼロトレランスって．ゼロトレランスを本校の校長もあまり前面に出すと生徒が集まらないと．なので，生徒募集に苦労しています．最初，開校当時は統合する前の学校の子と見てくれ（生徒の見ため）しか変わっていないので，確かにいろいろ事件はあったかと思います．ただ，最近は中学校の方も（B 校が厳しい生徒指導を行っていることを）分かって入れてくるというところもあるので，そういう生徒（校則を守れない生徒）が絶対的に減ってきて，＜中略＞周りの理解という面ではまだまだ，
私たちももっと発信するべきかなと思います」．

「ゼロトレランス」や「段階的指導」については，両校ともに社会からの捉え方が良くないと認識をしていた．
また興味深いことに，その印象の悪さから，本来ならば近隣の中学校から両校に入学して来るであろうと考えられる生徒が入学するのを避けているのではないかと調査校が認識していた点である．実
際，近年のB校の入学者数は少子化の影響も重なり，定員を下回っている現状もあった．
次に共通している課題点として，下記に述べられているように，発達障害の生徒に対する生徒指導上の対応の在り方が挙げられた．
B 校教頭「発達障害の生徒も多いと思うんですけど，うちは一律にだめなものはだめということで，社会に出る．
ということでやっています…」「本校も課題としては，より生徒の相談体制は整備
して，基準としてゼロトレランスはやっていますけ
ど，その中での細かいいろんな生徒の動向は，相談体制，保健室の養護の先生とかと協力しながら，その相談体制の中でやっていこうと．ただ規律は規律で譲らないということでやっているんですが，皆さん方は（他の学校は）どうしているのかな，ダブル
スタンダードでやっているのかななんていうのがちょっと・・・・」．
D 校教頭「今は，発達障害の子もいるでしょう．発達障害を持つ生徒とかじっとしていられないような生徒がいます．そういった生徒をどのように指導していったら良いかを話しあっています．発達障害の生徒に対しては，チケット制（チェックカード）の段
階的指導はどうか（生徒指導の方法として適切なのか）と考えていることもあります」．
調査校においては，発達障害のある生徒や発達障害が疑われる生徒に対し，他の生徒と同じように「段階的指導」を通して一律に指導をすることを懸念しており，今後の課題として認識していることが分かった．

生徒指導における「段階的指導」の効果と課題－２高校の管理職教員へのインタビュー調査から－文部科学省（6）によれば，発達障害等困難のある生徒が高等学校に在籍する割合は，生徒総数の約 2%であるとされている．障害のある幼児児童生徒は，その障害の特性による学習上・生活上の困難を有しているため，周囲の理解と支援が重要であり，生徒指導上も十分な配慮が必要であると指摘されている．
このような状況を鑑みて，発達障害等困難のある生徒に対して，一律に指導行う「段階的指導」が及ぶす影響を検討していかなければならないであろう．
５．総合考察
調査校においては，「段階的指導」の導入の背景に，「学校の荒れ」があった．従来までの生徒指導体制
では，生徒指導が機能していない状況が考えられ，
教育困難校独自の困難さが垣間見られた．このような状況の中で，どのようにすれば学校をより良く再建できるかを教員が真剣に考え，チェックカード制を用いた「段階的指導」を導入した背景は忘れてはならないだろう．
学校の実情に合わせて導入した「段階的指導」の裏には，このままの学校ではいけないという学校を慮る教員の危機感があったと考えられた．
次に調査校においては，「段階的指導」を通して問
題を起こす生徒を退学，または謹慎処分を課すなどして，学校の外に放り出した成果で学校環境を好転させている訳ではなく，当該生徒の懲戒処分を学校・教員と常に関わりを持たせ，教育的営みの中で実施していることが特徴的な共通点であった．
「段階的指導」を実践した場合，常にその対象となるのは，問題を多く起こす生徒であると考えられる．チェックカードを多くもらう生徒は，チェック
カードが累積することによって，多くの指導を受けることとなる．しかし，そのような生徒ほど教育的配慮が必要であるという認識が調査校の教員にはあり，様々な工夫がなされていた．その一例が謹慎処分の運用の在り方であろう．B 校，D 校の謹慎処分
は，学校内謹慎を行っていた．謹慎処分になった後も当該生徒をただ学校の外に出し反省を促す訳ではなく，学校内で責任を持って当該生徒への指導がなされていた．教員が「段階的指導」を通して，問題を起こす生徒との関わりを積極的に持とうとしていることが明らかとなった．
「ゼロトレランス」の問題は，問題を起こす生徒
を学校から排除することを可能にすることであると「米国で実施され言われている．実際に船木（7）は，ている『ゼロトレランス』の問題点の一つに，『ゼロ

トレランス』実施後に停学と退学の懲戒処分が増えたこと，またそのような処分を下された生徒は，学校の教室と教育活動から排除されてしまい，代替教
育プロジェクトから見放された状態にあるとし，代替教育プログラムの保証が不十分な州や学区では，停学や退学処分を受けた生徒の学校からのドロップ
アウトにつながること」を指摘している．このような状況は厳に慎まなければならないのであって，そのような状況を防げないとしたら公教育の意味すらなくなるであろう．
しかし本調査の結果，調査校での「段階的指導」
は前述の通り教育的営みの中で実施されている事か
ら，米国の「ゼロトレランス」における問題点には重ならないと考えられた．このことについて各教頭は以下のように述べている．
B 校教頭「必ず先生方とコミュニケーションを取らせるよ
うに全部仕組んでありますので，先生方は手間が増えるんですけれども，
そうやって接していくことで，今まで中学校の時にはある程度自由にやっていたよ
うな生徒に規範意識を教える，プラス先生との関わりを持たせることを目的にやらせています」．
D 校教頭「チケット（チェックカード）を渡すことが目的ではなく，違反をした生徒の気持ちに教員が気づくことを大切にしています．生徒が出すサインに私たち教員が気づき，どのように指導に活かしていくか
といことを先生方も考えられ，指導をしています」．
国立教育政策研究所が出した「生徒指導体制の在り方についての調査研究報告書－規範意識の醸成を目指して－」の報告書（3）では，近年の学校における生徒指導上の多様化・複雑化した問題に教員が毅然とした粘り強い対応をすることによって，生徒の規範意識の醸成を図ることを学校現場に求めている．
その一つの手段が「段階的指導」ということであろう．この報告書の調査研究主査を務めた明石要一（8）は，「ゼロトレランスという言葉からは，おどろおど
ろしい感じを受けるかもしれないが，その概念を端的に表すとすれば，『出席停止の有効活用』である」と説明している．出席停止制度は，市町村教育委員会が，「性行不良」であり，「他の児童生徒の教育の妨げがある」と認められる場合に，当該児童生徒の保護者に対して，子どもの就学を停止するために行われるものである．つまり出席停止制度は，問題行動を起こす生徒本人への懲戒という観点からではな
く，他の子どもの学習権を保障するという観点から

47

48

井

陽介・鈴木

設けられているのである．その為に，教育現場を始めとして，今後厳罰主義の権威を借りて，安易な出席停止制度を利用しかねないという反論もある．
しかしながら調査校では，「段階的指導」を実践することによって生じる罰則の適用を学校内で包括的に取り組める仕組みを構築していることで，問題を起こす生徒をも見捨てない工夫が整備されていた．
一方で本調査から課題面の共通点も明らかとなった．
「段階的指導」は，一律に「ダメなことはダメ」と教員がぶれない指導を行うことによって，生徒に対して規範意識の醸成をはかることにその特徴がある．しかし，そのことが発達障害のある生徒に対しては，本当に意味のある指導になりうるのかということについては，大きな疑問となる所である．発達障害と一言でいっても，ADHD（注意欠陥多動性障害）や LD（学習障害）等その障害の内容は様々であり，またその程度にも大きな個人差があるといわれ
ている．
そのため，
発達障害のある生徒に対しては，当該生徒の障害の特性を十分に理解し，個別的な対応が必要であり，一律に指導を行う「段階的指導」
では限界があると考えられる．今後，生徒指導上においても発達障害の生徒に対して、より適切な支援を行えるような体制を整えていく必要があるといえる．
本調査では「段階的指導」を実践している学校を調査することによって，その効果面や課題面を検討してきたが，調査校が 2 校ということもあり，必ずしも一般性があるとはいえないであろう．
また効果面についても，例えば本当に生徒に規範意識が芽生えているのかや，その効果が学校全体の問題行動の減少につながっているのか等は，実証的に証明できてはいない．また，そもそも管理教育的といわれる「段階的指導」が生徒の健全な活動に対しても萎縮を招いているのではないかといった疑問も払拭できず，今後のさらなる調査課題としていき
たい．
６．まとめ
本調査では，「段階的指導」の継続的運用の実際とその効果・課題について検討してきた．
その結果，「段階的指導」を継続的に実践している学校には，その運用面や効果面また課題面について共通点を見出すことができた．そして両校とも，「段階的指導」の継続的運用により一定の効果を得られていることが明らかとなった．
その背景には，学校と生徒へのよりよい教育の在翔り方を模索した，教育現場の熱意が垣間見られた．
謝辞
本調査においては，
B 校教頭並びにD 校教頭には，大変お世話になりました．お忙しい時期にも関わらず，インタビュー調査を快諾して下さり，心より御礼申し上げます．
両校の益々のご発展を心よりお祈り申し上げます．
引用文献（1） 文部科学省（2014）：「平成 25 年度児童生徒の問題行動等生徒指導上の諸問題に関する調査」（2） 阪根健二（2000）：生徒指導と学校教育―生徒指導に関わる教員の意識調査から―，香川
大学教育実践総合研究紀要，1 巻，79-88 頁．
（3） 国立教育政策研究所生徒指導研究センター（2006）： 生徒指導体制の在り方についての調査研究報告書－規範意識の醸成を目指して－．
（4） 加藤十八（2006）：「ゼロトレランス規範意
識をどう育てるか」，学事出版，4 頁．
（5） 藤平敦（2006）：いま日本で求められている
ゼロトレランス理念とは，月刊学校教育相談
11 月号，44-51 頁．
（6） 文部科学省特別支援教育の推進に関する調査
研究協力者会議高等学校ワーキング・グルー
プ（2009）：高等学校における特別支援教育の推進について（7） 船木正文（2005）： 学校暴力と厳罰主義－ア
メリカのゼロ・トレランスの批判的考察－，
大東文化大学紀要，41 号，155-170 頁．
（8） 朝日新聞朝刊，「『寛容度ゼロ』生徒指導」2006
年 6 月 17 日，15 頁．

49

秋田大学大学院工学資源学研究科研究報告，第36号，2015年10月

資料

田沢湖，玉川ダム湖の底質堆積物の特性調査
布田潔**，生魚利治***，鈴木純恵***，成田修司****Investigation on the Characteristics of Bottom Sediments in Tazawa-ko and Tamagawa-dam
Lakes
Kiyoshi Fuda**, Toshiharu Namauo***, Sumie Suzuki*** and Shuji Narita****Abstract
The bottom sediments extracted in Tazawa-ko (2011.8) and Tamagawa-dam (2012.9) lakes were investigated bychemical and structural analyses. The depth profiles of silicon, aluminum and iron species suggested that the solidof the aluminum and the iron compounds, clays and zeolite minerals were distributed over the whole layer
uniformly in the case of Tamagawa-dam lake, on the other hand, Al and Fe species had a lower density in the deeper
segments of Tazawa-ko lake bottom sediment. Instead, accumulation of dead body of diatoms was observed inthese segments.

水質改善をめざし，平成 24 年 6 月に「田沢湖水質改1．緒言善検討会」を設置した．またこれに先立ち，秋田県

秋田県仙北市玉川上流部に湧出している玉川温泉

健康環境センターと秋田大学のグループはこの問題

は，湧出量毎分約 9,000ℓ，酸性・含鉄(Ⅱ)・二酸化炭での共同研究を開始した．この過程で，pH 低下の要

素‐アルミニウム‐塩化物泉として知られており，因として，湯川等を経由する未処理酸性水の流下に日本有数の強酸性泉（pH 約 1.2）である．強い酸性加え，源泉の総酸度を構成する弱酸成分中の Fe2+，の温泉水は以前から“玉川毒水”とも呼ばれ，下流

Al3+の流下と中・下流域での酸化ないし加水分解反応

域の産業や生活に大きな被害を与えてきた．この強が取り上げられた(2)．またこの動態に並行し，この流酸性水の抜本的対策として，平成元年より国土交通

域において鉄の酸化反応を促進させる鉄酸化細菌が省管轄の石灰石中和処理施設が完成，操業を開始し生息し，鉄の動態に影響を及ぼしている可能性も明た．この施設は，玉川温泉湧水のうち温泉施設で利らかにされた(3)．

用される部分を除きその約 8 割を源泉から直接導入

中和処理事業による水質管理目標は，玉川ダム及し，pH が 3.5 以上になるように石灰石で中和した後，

び田沢湖でそれぞれ pH 4.0 以上，6.0 以上とされて玉川支流の渋黒川へと放流している．開始後水質のいる。しかし，田沢湖においては平成 23 年に pH 5.2

pH の上昇は順調に進み，またヒ素など有害元素の固と観測され，その目標を達成できていない状態が続定化の効果も確認された(1)．ところが平成 14 年頃かいており，今後の水質改善について引き続いた努力ら源泉の酸度が急激に上昇し，これと共に源泉の酸が求められている．本研究では，玉川温泉から田沢度を構成する Fe2+や Al3+等の潜在的酸性成分濃度が湖に至る玉川ダム流域における中和処理の効果の検上昇した．中和処理施設では，この変化に対処すべ

証の一環として，玉川ダム湖及び田沢湖の底質につく石灰石使用量の増加などの対策を講じたが，下流

いて平成 24 年夏に採取された浅層ボーリングコア試域で pH が低下してしまうという現象も見られるよ料を対象に，沈殿物の堆積状態について各種分光分うになった．秋田県ではその原因の究明と田沢湖の析及び元素分析を行った．本報告は，その結果をま2015 年 7 月 30 日受理**
秋田大学大学院工学資源学研究科環境応用化学専攻，
Department of Applied Chemistry, Graduate School ofEngineering and Resource Science, Akita University***
秋田県健康環境センター，Akita Research Center for
Public Health and Environment****
同上（機能物質工学専攻 2001 年修了）

とめたものである．
２．実験
2.1

コアサンプル

本実験は，県健康環境センターと秋田大学の共同の一環として実施された．玉川ダム湖及び田沢湖の

50

布田

潔・生魚利治・鈴木純恵・成田修司

a)

第１層

b)

第２層

第１層

第３層
第２層
第４層
第３層

第４層

図１

採取された柱状コアサンプルの写真と分画位置． a) 玉川ダム底質（男神橋橋脚下部で 2012 年 9月採取），b) 田沢湖底質（湖心部で，2011 年 8 月採取）
コアサンプルは秋田県健康環境センターが，柱状ア

ガク製 RINT 2500，秋田県産業技術センター所有）

クリル筒を用いて採取した．各コアサンプルは，玉を用いて粉末 X 線回折の測定及び定性分析を行った．

川ダムでは男神橋の真下で 2012 年 9 月 23 日に，田測定条件は対陰極に Cu を使用し，スキャンスピード

沢湖では湖心で 2011 年 8 月 23 日に採取した．そのは 2°/min，サンプリング幅は 0.01°，電圧は 40 kV，

写真をそれぞれ図 1 a）及び b）に示す．各試料は色

電流は 300 mA，走査範囲は 2θ＝3～70°として測定

調の変化からともに 4 層に分かれ，その境界線をそを行った．スリットは発散スリット，散乱スリット

れぞれ図に示した．色調は，玉川ダム湖の場合，上をともに 1°とし，受光スリットを 0.15 mm とした．

から茶（第 1 層：0-3 ㎝），こげ茶（第 2 層：3-7 ㎝），

2.2.2. フ ー リ エ 変 換 赤 外 線 吸 収 ス ペ ク ト ル 法

茶（第 3 層：7-12 ㎝），赤茶（第 4 層：12-15.5 ㎝）（ FT-IR ）であった．一方，田沢湖の場合は，上から赤茶（第 1試料約 1mg と KBr 約 100 mg を測り取り，乳鉢で層：0-1.5 ㎝），こげ茶（第 2 層：1.5-6.5 ㎝），灰茶（第混合微粉としてから成型器に入れて 5 分間真空状態

3 層：6.5-9 ㎝），黒茶（第 4 層：9-17 ㎝）となっていで脱気しつつ，200 kg/cm2 で加圧成型し試料ペレッ

た．試料の全体長はそれぞれ，15.5 ㎝，17cm であっトを作製した．この試料について，フーリエ変換赤た．

外分光光度計（パーキンエルマー社製 S2000 型）を用いて 370～4000 cm-1 の波数範囲で測定し，試料の

2.2

分析

分割された各層の試料は実験室において 70℃，24
時間で乾燥させた後，メノウ乳鉢を用いて粉砕し分

化学結合状態を分析した．
2.2.3. 走査型電子顕微鏡（SEM）
試料の微細形状及び表面状態について，走査型電S-4500，秋田県産業技術セン

析用試料とした．

子顕微鏡（日立社製

2.2.1 粉末 X 線回折法（ XRD ）ター所有）を用いて SEM 像観察を行った．拡大倍率作製した試料について，X 線回折装置（株式会社リは 300 倍，5000 倍に設定した．

51

田沢湖，玉川ダム湖の底質堆積物の特性調査

玉川ダム湖底質２０１２．９採取

第１層
第２層

0
図２

20

40

2/deg-CuK

田沢湖底質
２０１１．８採取b)

Intensity(a.u.)

Intensity(a.u.)

a)

第１層
第２層

第３層

第３層

第４層

第４層

60

0

20

40

2/deg-CuK

60

採取されたボーリングコアサンプルの粉末 X 線回折パターン： a) 玉川ダム底質（男神橋橋脚下部で 2012 年 9 月採取），b) 田沢湖底質（湖心部で，2011 年 8 月採取）
玉川流域に比較的多く分布している鉱物であり(5)，小2.2.4. 電子線マイクロアナライザ（ EPMA ）JXA

和瀬川，湯淵沢，大深川をはじめ玉川ダムに流入す

8200 ，秋田県産業技術センター所有）で行った．

試料の元素分析を EPMA（日本電子社製

る大小の沢を経由して流入したものと考えられる．

EPMA の分析は，粉末試料をカーボンテープ上に付

玉川ダムの底質の鉛直方向での XRD パターンに着させて行った．その信頼性のレベルは半定性分析

は大きな差異は見いだされなかったが，田沢湖の場

レベルであり，下記の定量分析の予備実験と位置付

合には多少変化が見られた．上層のパターンは基本

けた．

的に玉川ダムのものに類似しているが，下層のパタ

2.2.5. 誘導結合プラズマ発光分光分析法（ICP-AES）(4)『底質調査方法平成 13 年 3 月』 にしたがって湿ーンでは粘土鉱物の回折の相対強度が弱くなる一方，
2θ＝20°付近にブロードなハローが見られる．この式分解法による前処理を行った各試料溶液について， ハローは非晶質のケイ酸類によく見られるものであICP 発 光 分 光 分 析 装 置 （ Thermo Fisher 製り，後述する珪藻の死骸を構成するシリカ質に帰属

iCAP6300Duo）を用いて元素分析を行った．底質分しうるものと考えられた．

析の際，試料溶液に共存するマトリックスによって干渉が引き起こされるため，その対策として適用さ

3.2

FT-IR 測定結果れる標準添加法により測定を行った．また，分析条

玉川ダム及び田沢湖底質の FT-IR の測定結果を図件として最大積分時間を 15 秒，試料置換時間を 50３a）, b）に示す．玉川ダム湖底質では 1036 cm-1 及

秒，ネブライザーガス流量を 0.6 L/min とし，分析波

び，1089 cm-1 にケイ酸塩化合物中の Si-O の伸縮振長は Al：396.152 nm，Fe：238.204 nm を用いた．

動，3449 cm-1 に水及び水酸基の O-H の伸縮振動に帰属しうる吸収が確認された．また，1637 cm-1 には粘３．結果と考察3.1

XRD 測定結果

土層間やゼオライト細孔内の水分子の変角振動に帰属される吸収が確認された．田沢湖底質においても玉川ダム及び田沢湖底質の XRD 測定結果を図２，

同様の吸収バンドが観測されたが，Si-O の伸縮振動a), b)に示す．いずれの試料にも石英，長石類の比較はわずかに高波数側にシフトすると同時に，高波数的強いピークが共通して見られ，また天然ゼオライ

側の吸収強度と低波数側のそれが第 3 層と第 4 層にトであるモルデナイトおよびクリノプリロライトにおいて逆転する変化が観測された．Si-O 伸縮振動の帰属しうる回折が観測された．また層状粘土鉱物に

ダブレットは，低波数側は層状の粘土鉱物，高波数

特有の 2θ＝20°および 35°付近から始まる広角側に側は非晶質のケイ酸塩にそれぞれ帰属が可能であり，尾を引く非対称な反射が見られた．底面反射（00l）

田沢湖底質では下層にいくにしたがって層状のケイに相当する回折から緑泥石，モンモリロナイト，雲酸塩から Si-O の 3 次元的ネットワーク構造の成分が母類の存在が示唆された．これら観測された鉱物は増加することを示している．また水分子の吸収強度

52

布田

玉川ダム湖底質２０１２．９採取

1089 1036

Absorbance [a.u.]

3449

1637

b)

田沢湖底質
２０１１．８採取

3449

Absorbance [a.u.]a)

潔・生魚利治・鈴木純恵・成田修司

第１層
第２層
第３層

図３

第１層

1637

第２層
第３層
第４層

第４層
4000

1094 1036

3000
2000
1000
-1
Wave number [cm ]

4000

3000
2000
1000
-1
]
[cm
Wave number

採取されたボーリングコアサンプルの FT-IR スペクトル． a) 玉川ダム底質（男神橋橋脚下部で2012 年 9 月採取），b) 田沢湖底質（湖心部で，2011 年 8 月採取）の変化から玉川ダムの方が田沢湖より含水率が高いの死骸であると確認された．

ことがわかり，ゼオライトや層状粘土鉱物を多く含んでいる可能性が考えられた．

3.4

元素分析

EPMA による元素分析から，玉川ダム湖底質では3.3

どの層でも Si と O が多くの割合を占めており，Al

SEM 像

玉川ダム湖底質第 3 層及び田沢湖底質第 4 層のと Fe の含有率は層間ではあまり相違がないことがSEM による表面観察の結果を図４a）, b）に示す．

わかった．これに対し田沢湖底質では第２層を境と玉川ダム底質では各層であまり大きな差異は見いだして変化し，Al と Fe の濃度が小さくなる傾向が見されなかったが，層状及び非晶質様の沈殿物に加え，られた．このことは Si の相対的濃度が田沢湖の下層

柱状の結晶性物質の混在が認められた．田沢湖底質で増加していることを意味する．

では，第 1 層及び第 2 層では玉川ダムと同様な形状

Al および Fe に関する ICP-AES 測定による定量結のものが多く観察されたが，第 3 層及び第 4 層には果を図５に示す．この 2 地点における堆積物中にお円盤状 の物 質が多 く見 られる よう になっ た． 倍率

いて Fe と Al が多く堆積していることがわかる．田5000 倍の SEM 像を見ると図４b)に見られるように沢湖では，Fe は玉川ダムより量は減っているが，Al

無数の小さい空孔が観測され，円盤状の物質は珪藻と同様に田沢湖まで流下して多く堆積していること

玉川ダム湖底質第３層
２０１２．９採取

図４a)

田沢湖底質第４層
２０１１．８採取b)

採取された柱状コアサンプルの SEM 写真． a) 玉川ダム底質第 3 層（男神橋橋脚下部で 2012 年９月採取），b) 田沢湖底質第 4 層（湖心部で，2011 年 8 月採取）

53

田沢湖，玉川ダム湖の底質堆積物の特性調査

図５

玉川ダム湖底質および田沢湖底質の元素分析結果．

がわかった．玉川ダム湖では，第 4 層の Fe が多少少謝辞

ないが層間で大きな変化は見られなかった。一方，

本資料作成にあたり，環境応用化学科日置傑君（平田沢湖では，第 3 層で比較的明らかに堆積量が減少

成 24 年度卒業）の卒業課題研究で得たデータの一部

していた．コアサンプルの写真で見られたように，を使用させていただいた．

田沢湖底質の第 3 層目が灰色を呈し，SEM 観察にみ参考文献

られた珪藻の死骸の増加に対応していると考えられ(1)た．

佐藤比奈子，石山大三，水田敏夫，西川治，世良耕一
郎，遠田幸生 (2009): 「秋田県八幡平西部の温泉水と

４．結言

渋黒川水系河川水の化学組成」

本研究では，玉川ダム及び田沢湖底質のキャラク
タリゼーションを行い，以下のような結論を得るこ

究成果報文集(2)

NMCC 共同利用研

13, 128-134．

成田修司，和田佳久，佐々木典子，八柳潤，布田潔，とができた．

大下哲生，佐久間昴 (2009): 「玉川温泉の成分変化が（１）XRD 測定により，玉川ダム及び田沢湖底質に田沢湖の pH に及ぼす影響」 秋田県健康環境センタ

は各種ケイ酸塩鉱物のピークが確認でき，特に田沢湖底質下層には非晶質性ケイ酸塩の存在が確認され

ー年報
(3)

第5号

大原典子，和田佳久，成田修司，八柳潤，布田潔，

た．

(2009): 「玉川温泉下流域における鉄酸化細菌の生息（２）FT-IR 及び SEM・EPMA 測定により，玉川ダ

分布」，

ム底質では深さ方向に大きな変化は見られないが，
田沢湖底質では下層にいくにしたがって Si-O 伸縮振動に帰属されるピークに変動があり，一方 SEM 観察

水環境学会誌 Vol. 32，No. 1， pp29~32(4) 環境省水・大気環境局水環境課 (2001): 「底質調査方法

平成 13 年 3 月」

(5) 金原啓司，大久保太治，角清愛，千葉義明，(1982): 岩から珪藻の死骸が多く存在したことと符合した．

石鉱物鉱床学会誌 ，77, 86，「玉川溶結凝灰岩類の変質（３）ICP-AES 測定により，Fe 及び Al は玉川ダム(その 2)― 岩手県葛根田川上流および秋田県玉川上で落ちきらず田沢湖まで流下して多く堆積している

流地域―」

ことがわかった．