名古屋大学博物館報告
Bull. Nagoya Univ. Museum
No. 21, 33–41, 2005

島根県仁多郡東出雲町横田地域の土壌の化学組成とたたら製鉄の関係
The relation between the geochemistry of stream sediments anddevelopment of Tatara iron making in Yokota, Oku-Izumo,
Shimane, Japan武邊 勝道（TAKEBE Masamichi）1）・鶴留 浩和（TURUDOME Hirokazu）2）・
赤川 史典（AKAGAWA Fuminori）3）・山本 鋼志（YAMAMOTO Koshi）4）・
吉田 英一（YOSHIDA Hidekazu）5）
１）松江工業高等専門学校
Matsue National College of Technology, 4-14, Nishi-ikuma-cho, Matsue, Shimane, 690-8518, Japan.
２）関西保温工業株式会社
Kansai Ho-on Corporation, 10-6-4, Minami-Funaba, Tyuo, Osaka, 542-0081, Japan.
３）日立サイエンスシステムズ
Hitachi Science Systems, 1040, Ichige, Hitachinaka, Ibaraki, 312-0033, Japan.
４）名古屋大学大学院環境学研究科
Department of Earth & Environmental Sciences, Graduate School of Environmental Studies, Nagoya
University, Furo-cho, Chikusa, Nagoya 464-8602, Japan.
５）名古屋大学博物館
The Nagoya University Museum, Chikusa-ku, Nagoya, 464-8601, Japan

Abstract
It is known that the technology and culture of “Tatara iron making” have developed in Okuizumo,
Shimane, Japan from ancient time. In order to clarify the relation between the development of
Tatara iron making and geochemical feature in the region, this study analyzed the chemistry of
stream sediments in Yokota, Okuizumo and made geochemical maps. The research area consists
mainly of felsic igneous rocks. The igneous rocks extend from northeast to southwest and show
parallel distribution with a few kilometers in width. The distribution of these rocks affects theelement compositions of stream sediments. The sediments from area, in which the Yokota
granodiorite is distributed, show high concentrations of Fe, MgO and CaO and low concentrationsof SiO2. The sediments from area composed of the other rocks show opposite geochemical features.
Stream sediments from Yokota area are entirely characterized by high Fe concentration. The average
Fe concentration is 7.1% and some samples show higher Fe concentration than 15%. The average
concentration is higher than twice of Fe concentration of JG-1a, JG-2, and JG-3. Samples, of whichmagnetic component are removed, show lower Fe concentration than that of bulk ones. The removed
components of the samples show X-ray diffraction patterns with peaks of magnetite and hematite.
Therefore, the high Fe contents of the stream sediments are ascribed to high content of magnetite,which is principal mineral for Tatara iron making. The enrichment of magnetite in Yokota may
play an important role in development of the industry. While, there is no distinct relation between
the distributions of Fe concentration and Tatara ruins in Yokota, suggesting additional requirements
for the development of Tatara iron making.

— 33 —

はじめに
自然環境と人間社会の間には深いつながりがあり，ある地域で発展してきた社会・文化・歴史は地域の自然環境に大きく影響を受けていると考えられる．したがって，地域における自然環境の独自性や特徴を調べることは，その地域特有の文化や歴史をより深く理解するための有効な手段であると言える．
奥出雲地域では，古くからたたら製鉄産業が発達してきたことが知られており，近世〜近代には日本の鉄の半分以上を奥出雲のたたら製鉄がまかなっていたと言われている（片山ほか，2005）．当時，輸送や経済状況の面で卓越していたとは思えない中山間地域で大規模な製鉄産業が発展し得たことは，奥出雲地域の自然が特別にたたら製鉄に適していた可能性を示している．本研究では奥出雲地域の河川堆積物を化学分析して元素濃度分布図（地球化学図）を作成し，地球化学的観点からたたら製鉄が発展し得た理由について議論する．
試料並びに分析方法
本研究の調査地域は島根県仁多郡奥出雲町横田の北東部地域であり，試料採取は数100m間隔で行った（図１）．川（沢）の中央部河床の川砂を採取し，水とともに 80 メッシュ（180 µm）の篩にかけ，篩
を通過したものを試料として採取した．今回分析を行ったのは合計 44 試料である．

図１．試料採取地点— 34 —

本研究では主成分元素分析と鉱物組成分析を行った．主成分元素濃度は杉崎ほか（1977）の方法による蛍光Ｘ線分析（XRF: Shimadzu SXF-1200）で測定した．試料 0.7g と四ホウ酸リチウム 6.0g を精秤したものを混合して溶融ガラスビーズを作成し，XRF用試料とした．標準試料には産業技術総合研究
所地質調査総合センターの岩石標準試料を用いた．管球にはロジウム管球を用い，印加電圧と管電流はそれぞれ 40kV・70mA の条件で測定した．一方，鉱物組成は X 線回折（XRD: Multifrex Rigaku X-ray
diffractmeter）により分析した．XRDではCu・Kα 線を用い，印加電圧と管電流をそれぞれ40kV・20mAとし，２度／分で走査した．
全岩組成分析に加えて，試料中の砂鉄の影響を調べる目的で，鉄に富む３試料（AB02, AB10, YO06）
を棒磁石で磁選し，磁性成分に富むフラクションΑと非磁性成分に富むフラクションＢに分けて分析した．フラクションΑに対しては XRD を行い，フラクションＢに対しては XRF を行った．
XRFの分析結果は酸化物濃度として出てくるので，本論文中の化学組成の議論の中では，主に酸化物の元素濃度を用いる．ただし，鉄に関しては，河川堆積物中における二価鉄と三価鉄の割合が不明であるため，本論文中では酸化鉄の濃度ではなく鉄原子の濃度を用いて議論を行う．
地質概要
地質調査所発行５万分の１図幅「横田」（村山ほか，1973）と「多里」（猪木・坂本，1977）をもとに作成した調査地域の地質図を図2Aに示す．調査地域の地質は主に珪長質火成岩からなり，一部に苦鉄質火成岩が産する．珪長質火成岩類は幅約３〜４kmで北東から南西に帯状に伸びた分布を示す．北西部から鳥取花崗岩，横田花崗閃緑岩，竜駒花崗岩類，酸性火山岩類の順に分布している．酸性火山岩類
は竜駒花崗岩類に貫入されている．花崗岩類の形成年代は，貫入関係から，竜駒花崗岩類，横田花崗閃
緑岩，鳥取花崗岩の順であると考えられる．また，鳥取花崗岩の中には，直径１〜２kmのかんらん石
玄武岩の貫入岩体が分布する．竜駒花崗岩類の中には，幅２km程度で長さ６km以上の半深成岩複合岩が南西方向にのびたレンズ状岩体として２ヶ所に分布する．この半深成複合岩体は，竜駒花崗岩に貫入されている．また，横田花崗閃緑岩，竜駒花崗岩類，半深成岩複合岩の中には数 100 ｍ規模のH 岩
貫入岩体が産する．竜駒花崗岩類の間には数100ｍ規模のアプライト脈とペグマタイト脈が発達している．またこのほかに，調査地域の花崗岩類には，小規模なペグマタイト脈やアプライト脈や H 岩岩脈が多数貫入している．
結果（1）全岩化学組成と元素濃度分布
SiO2
SiO2 濃度は，ほぼ全ての試料で 40 〜 70% の間で，特に 50 〜 65% の試料が多い（図 2B, 3A）． SiO2
濃度は，斐伊川の南側付近で 40 〜 50% と相対的に低く，調査地域北部では 50 〜 60% で，調査地域南部では 60 〜 70% と高い（図 2B）．
Fe
今回分析したほぼすべての河川堆積物の Fe 濃度は，花崗岩質の岩石標準試料である JG-1a（花崗閃
緑岩：群馬県東村沢入，沢入花崗閃緑岩），JG-2（花崗岩：岐阜県蛭川村，苗木花崗岩），JG-3（花崗閃
緑岩：島根県三刀屋町，三刀屋花崗閃緑岩）と比べて高い（図 2C）．Fe 濃度と SiO2 濃度は負の相関関係を示し（図 3A），地化図も正反対の特徴を示す（図 2B, C）．Fe 濃度は斐伊川の南側付近で 20 〜 30%— 35 —

図２．研究地域の地質図 A）と地球化学図 B）〜 F）．A）地質図．B）SiO2 濃度．C）Fe 濃度．D）MgO 濃度．E）
CaO 濃度．F）MnO 濃度．

と高く，調査地域南部では低くて 5% 以下である（図 2C）．地質との関係でみると，横田花崗閃緑岩の分布する地域は SiO2 濃度が低くて Fe 濃度が高い（図 2B, C）．
全岩化学組成と磁性成分を取り除いたフラクション B の比較を表 1 と図 3B に示した．全岩組成と比較すると，磁性成分を取り除いたフラクション B は SiO2 濃度が高く，Fe 濃度は低い（図８）．その他のほとんどの元素濃度は全岩濃度よりもフラクション B の方が高い傾向がある．

表１．全岩とフラクション B の化学組成の比較
total-Fe

全岩

フラクション B

YO06
AB02
AB10
YO06
AB02
AB10

22.50
25.90
12.00
03.60
04.05
02.83

totalFe2O3
32.10
37.10
17.20
05.15
05.79
04.05

CaO

K2O

TiO2 MnO MgO

SiO2 Na2O Al2O3 P2O5

3.66
3.67
3.15
4.40
4.76
3.48

1.45
1.47
1.91
1.80
1.93
2.05

1.68
1.59
1.48
1.62
1.62
1.41

45.6
41.5
54.5
59.8
57.9
62.1

0.381
0.273
0.209
0.338
0.292
0.203

1.58
1.68
1.30
1.85
2.17
1.39

2.98
2.93
3.74
3.94
4.21
4.01

11.7
11.8
14.5
16.0
17.0
16.6

0.136
0.134
0.083
0.093
0.095
0.069

MgO · CaO
１試料を除き，今回分析した堆積物試料のMgO濃度とCaO濃度はJG-2より高くてJG-3より低い（図3C）．MgO 濃度と CaO 濃度は正の相関関係を示し（図 3C），共に調査地域北東部で高く，南西部で低— 36 —

い（図 2D, E）．研究地域の最北西部から採取された試料の MgO 濃度は 3.63% で他の試料（0.5 〜 1.7%）の２倍以上あり，CaO 濃度も 5.54% と高い（図 2E：他の試料は 4% 以下）．
MnO
調査地域の一番北西側の 1 試料のMnO 濃度は 0.6% を超える高い濃度を示す．この試料以外の MnO
濃度は0.4%を下回り，その平均値は0.2%である．0.6%を超える１試料以外の試料に関しては，明瞭な地域的傾向は見られない（図 2F）．
（2）鉱物組成
鉱物組成を調べた結果を図４に示す．分析した全ての全岩試料に明瞭な石英と長石のピークがみら
れ，いくつかの試料には角閃石のピークもみられる．磁性成分に富むフラクション A には磁鉄鉱の明
瞭なピークがみられる．

図３．元素濃度の相関図．岩石の化学組成は猪木・坂本（1997）から引用．A）SiO2 と Fe の全岩濃度の関係．B）
全岩とフラクションBのSiO2 とFe濃度の比較．矢印は磁選した試料の全岩組成を起点として各フラクショ
ン B 組成を指し示している．C）MgO と CaO の全岩濃度の関係．

図４．全岩試料（SH10）とフラクション A（AB06）の XRD の分析結果．

— 37 —

考

察

（1）Fe
研究地域は花崗岩質の標準岩石試料や日本の地殻の平均化学組成（Fe ＝ 3.8%；Togashi et al., 2000）と比べて，高い Fe 濃度を示す．特に，横田花崗岩分布域には Fe 濃度が 15% を超える河川堆積物が分布している（図 2C）．山本ほか（1998）は本研究地域と同様に花崗岩類が広く分布している愛知県領家花崗岩地域において，地球化学図を作成している．山本ら（1998）の報告によれば，領家花崗岩地域の河川堆積物のFe濃度は高くても7%以下である．つまり，横田花崗岩分布域のFe濃度は同じ花崗岩分
布地域と比較して相当高いと言える．津末・石原（1974）は西南日本に産する花崗岩の中で，奥出雲地域の花崗岩が他地域の花崗岩に比べて磁鉄鉱に富むことを指摘している．したがって，横田地域の河川
堆積物の高い Fe 濃度が，母岩の鉱物組成を反映している可能性が高い．
河川堆積物と同様に，調査地域に分布する岩石のFeとSiO2 の濃度の間には負の相関関係がある（図3A）．河川堆積物の Fe と SiO2 の濃度分布は岩石の分布と対応しており，Fe 濃度が高くて SiO2 濃度の低い斐伊川付近には横田花崗閃緑岩が分布し，Fe 濃度が低くて SiO2 濃度の高い地域には鳥取花崗岩・
竜駒花崗岩類・半深成岩複合岩が分布する（図 2A, B, C）．調査地域に露出している花崗岩質岩石のなかで，横田花崗閃緑岩は比較的高い Fe 濃度を示しており（猪木・坂本，1977），斐伊川付近の河川堆積物の高いFe濃度は，横田花崗閃緑岩の影響を受けている可能性が高い．ただし，横田花崗閃緑岩のFe 濃度は 2.3% 程度（猪木・坂本 , 1997）である一方で，堆積物試料の Fe 濃度のほとんどは 3% を超えている（図 2C, 3A）．横田花崗岩分布域に限らず，研究地域全体を通じて，河川堆積物の Fe 濃度は近傍に露出する岩石に比べて高い．
全岩試料から磁性成分を取り除くと Fe 含有量が大きく減少することは（表１，図 3B），磁性成分に富むフラクション A が高い Fe 濃度を持つことを示している．フラクション A の XRD の結果には磁鉄鉱（Fe3O4）の明瞭なピークがみられることから，フラクション A には磁鉄鉱が豊富に含まれることが分かる．したがって，河川堆積物の高い Fe 濃度は高い磁鉄鉱含有量を反映していると考えられる．
また，磁選によって磁鉄鉱に富むフラクションAを取り除くと， Fe濃度の低下の程度にほぼ匹敵してSiO2 濃度が上昇する（図 3B）．加えて，5% を超える高い Fe 濃度を示す試料のほとんどが，Fe 濃度とSiO2濃の相関図上で，全岩試料とフラクションBの化学組成を結んだ直線の周りにプロットされる（図3B）．このことは，今回分析した高いFe濃度を示す河川堆積物のSiO2 濃度やその他の化学組成が磁鉄鉱の含有量によって大きく左右されていることを示している．磁鉄鉱の比重は重くて水に流されにく
いため，川底に溜まりやすく，河川堆積物中に濃集される可能性がある．河川堆積物のFe濃度が岩石に比べて高い理由は，磁鉄鉱が濃集され，流されずに残っているためと考えられる．磁鉄鉱はたたら製鉄の原料である砂鉄の主要鉱物である．本研究の結果は，斐伊川付近の横田花崗閃緑岩の分布域が磁鉄鉱を採取しやすい場所であることを示している．
（2）MgO・CaO
研究地域の河川堆積物とのMgO 濃度とCaO 濃度は正の相関関係を示している（図 3C）．また，研究地域に露出している岩石のMgO 濃度とCaO 濃度も同様な正の相関を示す（図3C）．濃度範囲も河川堆
積物と岩石とでおおむね一致していることから，河川堆積物のMgO濃度とCaO濃度は近くに分布する
岩石の化学組成を反映している可能性が高い．花崗岩類中で Mg と Ca の両方を含む可能性がある主要
造岩鉱物としては角閃石が挙げられる．

— 38 —

前述のように今回分析した河川堆積物の化学組成は磁鉄鉱に由来する Fe 含有量の多少に大きく影響を受けていると考えられる．Fe 濃度の増減による影響を取り除いて，MgO と CaO 組成と地質との関係を議論するために，MgO/Al2O3 比とCaO/Al2O3 比の地化図を示したのが図5A, Bである．規格値に Al2O3 濃度を用いた理由は，Al が風化の影響を受けにくく（Mason and Moore, 1982），磁鉄鉱にはほとんど含まれないためである． MgO/Al2O3比やCaO/Al2O3比は，横田花崗閃緑岩分布域でほかの地域よりも高い傾向がある．横田花崗閃緑岩は調査地域に分布している他の花崗岩質岩石に比べて高い
MgO 濃度と CaO 濃度を示す（猪木・坂本，1997）．また，猪木・坂本（1997）は，横田花崗閃緑岩が主要造岩鉱物として緑色角閃石を含むことや，角閃石に富む塩基性捕獲岩を含むことを報告されている．以上のことから，角閃石含有量の多少がこの地域のMgO濃度とCaO濃度を左右していると考えられる．
（3）MnO
調査地域再北西部のかんらん石玄武岩に近接した場所で採取された MnO 濃度はほかの試料に比べて極端に高い（0.6%）．同様の特徴は，MnO/Al2O3 比の分布図においても見られる（図5C）．苦鉄質岩
ほど重金属に富むことが知られているが，0.6%という高いMnO濃度は一般的な火成岩の組成に比較して非常に高い（一般に 0.2% 以下：c.f. Krauskopf and Bird, 1995；岩石標準試料：産業技術総合研究所，
地質調査総合センター）．しかし，当地域のかんらん石玄武岩の化学組成が不明であるため，母岩と河川堆積物の化学組成の比較をすることは難しい．この高い MnO 含有量は，この地域周辺に特別に Mnを濃集させた鉱床的な母岩が存在する可能性や，何か人為的な影響を表している可能性があるものの，より詳しく議論するには，母岩の化学組成を調べることと，調査地域の周辺のより多くの河川堆積物の化学組成を調べることが必要であろう．
調査地域に広く分布する花崗岩類の MnO 濃度は 0.1% を下回っている一方で（猪木・坂本，1977），
高い MnO濃度を示す試料を除いた河川堆積物の MnO 濃度の平均値は0.2%である．当地域に分布する花崗岩類には多数のペグマタイト脈やアプライト脈やH 岩岩脈が発達しており，こうした岩脈の化学組成が河川堆積物の高いMnO組成に影響を与えている可能性はある．その他にも，ある種の鉱物の濃集によりMnOが河川堆積物に濃集している可能性や人為的な影響の可能性もあり，結論を導くには更なる調査が必要である．

図５．地球化学図．A）MgO/Al2O3．B）CaO/Al2O3．C）MnO/Al2O3．

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（4）たたら製鉄との関係
全般的に，本調査地域の河川堆積物は，標準岩石試料や愛知県領家花崗岩分布地域の河川堆積物と比べて Fe 濃度が高い．横田地域の河川堆積物の高い Fe 濃度は磁鉄鉱の高い含有量に起因していると考えられることから，横田地域は砂鉄が多量に採取できる場所であると言える．この地域での砂鉄（磁鉄
鉱）の得やすさは，この地域が砂鉄を原材料とするたたら製鉄に適した地域として選ばれ，産業が発展していく上で重要な側面であったと考えられる．
一方で，Fe濃度の高い地域とたたら製鉄遺跡の集中している地域は必ずしも一致しない（図2C, 6）．
このことは，たたら製鉄には，砂鉄の確保の他にも重要な環境側面があることを意味している．たたら
製鉄には大量の木炭を必要であり，「鉄粉四里に炭三里」と言う言葉もある．この言葉は，木炭の輸送が砂鉄に比べて困難であり，木炭の供給がたたら場に近いことが必要であったことを意味している（片山ほか，2005）．したがって，たたら製鉄では木材の供給しやすさが遺跡の分布により大きな影響を与えていた可能性が挙げられる．砂鉄の分布と製鉄史跡の位置との関係を議論するには，調査地域をより広げて，より広いスケールで地化図と史跡の分布の比較を行う必要があると考えられる．

図 6．たたら製鉄関連遺跡の分布図．横田町教育委員会（1999，2000，2001）を基に作成．
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まとめ
島根県仁多郡奥出雲町横田地域は全体として河川堆積物のFe濃度が高く，中でも横田花崗閃緑岩の分布する地域で特に高い．この高いFe濃度は磁鉄鉱の高い含有量を反映していると考えられる．磁鉄鉱はたたら製鉄の原料となる砂鉄の主要成分であり，この鉱物が豊富に採取できることが，この地域でたたら製鉄が発達した一因であると考えられる．
謝辞

地球化学図を作成するにあたっては，名古屋文理大学の稲吉正実教授の作成されたプログラムを使用させて頂いた．島根県仁多郡奥出雲町の高尾昭浩氏には遺跡の案内をして頂き，遺跡分布の文献をご提供頂いた．本研究の遂行にあたっては，平成17年度笹川研究助成金を使わせて頂いた．ここに記して感謝申し上げる．
参考文献
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村山正郎・服部仁・猪木幸男・石原舜三・坂本亨（1973）５万分の１地質図幅「横田」．地質調査所．
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山本鋼志・田中剛・川邉岩夫・岩森光・平原靖大・浅原良浩・金奎漢・Chris Richardson・伊藤貴盛・CristianDragusanu・三浦典子・青木浩・太田充恒・榊原智康・谷水雅治・水谷嘉一・宮永直澄・村山正樹・仙田量子・
高柳幸央・井上祐介・川崎啓介・高木真理・根布悟志・稲吉正実（1998）愛知県豊田市北東部の領家花崗岩地
域の地球化学図 . 地質学雑誌，104，688-704.
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横田町教育委員会（2000）横田町の遺跡Ⅲ―八川地区―．28p.
横田町教育委員会（2001）横田町の遺跡Ⅳ―馬木地区―．30p.

（2005 年６月 15 日受付，2005 年８月 30 日受理）

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