­ｉｔｉ｀代皿）１１
ʻ （ｊｆｌ定（東北大・名誉教授）

井垣謙三

１ 。 は じ め に 、

古代上質鉄の示す優れた耐食性・鍛接性に注目して、製作年代などの来歴のできるだけ明瞭な試料を数多く入手して比較し、現代の量産鉄との間の差を明かにすることに努め、ホウ酸塩緩衝溶液中での分極曲線測定が耐食性判定に有効なことを示してきた１．２）。千年を越す歳月を経てなおきわめて健全な状態にある伝世品に就いても調査することができたが、なかには来歴がまったく不明でも、かなりの古さを思わせるものがあり、その製作年代を知る手段を求めたいと望んだ。
この目的に対して加速器質量分析法は極めて有望な手段と考えられる。必要とする炭素量は５ミリグラム程度と従前の放射能測定法に比べて３桁近く少量で済み、幸いそれらの試料の金属相は健全に保持されているので、金属相中の炭素について１４Ｃ年代測定を試みた。古代鉄は酸化鉄を木炭で還元して製造されるのが普通であり、１４Ｃ年代測定は厳密に言えば還元に用いられた木材の年輪形成期を与えるが、あ ま り 古 い 木 材 か ら 木 炭 を 作 る こ と も 考 え ら れ ず、 木 炭 も 直 ぐ 製 鉄 に 使 用 さ れ る のが普通であるから、現在の１４Ｃ年代測定法には誤差が８０年程度はあることを考慮
すると、鉄器の製作年代を求めたものとして良いと考えられる。
２．実験試料および測定法。
名 古 屋 大 学 の グ ル ープ の 協 力 を 得 、 同 大 学 年 代 測 定 資 料 研 究 セ ン タ ー に 設 置 さ れているＧｅｎｅｒａｌｌｏｎｅｘ社製タンデトロン加速器質量分析計を用いて測定した。炭素は 負 イ オ ン と して、 ま た 正 イ オ ン と して タ ン デム 型 静 電 気 加 速 器 に よ り 質 量 分 析 される。１４Ｃを計数し、安定同位体１３Ｃとの比を測定する３．４）。
今回の測定試料は２種類であって、丸鍛え日本刀（Ｍ１）と鉄金産（てっさん）と呼ばれる木工具である。ここで丸鍛えとしているのは提供者斎藤恒治氏によれば、心金と皮金といった炭素濃度の違う材料を合せるのではなく、全体を込みにして鍛接して薄く延べ、重ね鍛えして造ったもので、鎌倉〜室町時代製作の物と推定して
い る と の こ と で あ っ た 。 鉄 雌 は 古 貨 幣 研 究 家 の 郡 司 勇 夫 氏 か ら の 提 供 で、 “ か んな ” あ る い ぱ ち ょ う な ” の 類 と さ れ 、 実 際 に 使 用 さ れて 、 そ の 先 端 の 一 部 が 欠 けた後、土中に埋まっていたもので、出土時のものと思われる土とさびとが一体になってかなり強固に付着していた。土を除去した鉄さびの厚さは２ｍｍ程度で、内部の鉄地は健全な金属相として残っており、透過Ｘ線像から多くの気泡を含む鋳造品であることが知られる。表面に金石文の文字のように思われる文様が浮き出ている特異な試料で、中国大陸出土と思われる以外の情報は、残念ながら全く得られていない 。 柄 の 差 込 み 口 が 袋 状 で な い 点 が 注 目 さ れ た が 、 鋳 造 で あ れ ば 袋 状 に す る 必 要のないことも当然と考えられた。なおこの鉄金産は重要な試料と考えられたので、付­ ５ ４ ­着していた土についての花粉分析を、その方面の専門家に依頼して実施した。
さび、土その他の付着物中の有機物による汚染からの影響を除くため、次のようにして表面のさびを除去した。８０ Ｃで、０．６Ｎ希塩酸を用い、３０〜６０分、酸洗す る 。 取 り 出 し た 試 料 を 蒸 留 水 で １ ０ 回 、 エ タノ ー ル で ３ 回 振 い 洗 い し 、 ア セ ト ン で２ 回 超 音 波 洗 浄 す る 。 表 面 に 残 っ た さ び を “ や す り ” や サ ン ド ペーパー 、 ワ イヤ ーブ ラ シ な ど を 用 いて、 丁 寧 に 落 し 、 ア セ トン に よる 超 音 波 洗 浄 を 繰 返 す。 １ ０ ０

Ｃで充分に乾燥させた後、デシケーター中に保存する。
鉄試料を助燃剤（Ｗ十Ｓｎ、ＬＥＣＯ社製ＰａｒｔＮ０．５０２­１７３）とともに酸素気流中で石英管内に最高１２００ Ｃまで加熱し、充分に燃焼させる。酸素はアスカライト吸収塔、五酸化ニリン脱水塔、酸化銅触媒炉を通して浄化したものを用いる。鉄地金
属相中の炭素の燃焼によって生じたＣ０２は水酸化カルシウム飽和水溶液を入れた連続三本の洗浄瓶を通し、炭酸カルシウムとして捕集する。一晩放置して結晶成長させた後、沈殿をシリカ濾紙（ＴｏｙｏＲｏｓｈｉ社製ＱＲ１００）上に吸引濾過し捕集する。
炭酸カルシウムを真空系に移し、排気しながら徐々に昇温し、水分を除去する。
８５０

Ｃで熱分解させて生じたＣ０２を液体窒素トラップにより捕集する。ペンタンのコールドトラップを用いて、硫黄などを除去し、Ｃ０２のみを捕集した後｀気化させて、圧力、容積、温度からＣ０２量を求める゜
金属マグネシウムヲ用いてＣ０２を還元し、９５０Ｃに２時間保持して、アモルフ ァス 炭 素 を 得 、 こ れ を 銀 粉 と 混 合 し 、 圧 縮 成 型 し た ペ レ ッ ト （ 直 径 ３ ｍ ｍ 、 厚 さ数ｍｍ）をターゲットとして、加速器質量分析器を用いて測定した。この設備はターゲットから負炭素イオンを取り出すイオン源部の他、加速されたイオンの荷電状態、エネルギー、質量、原子番号を解析する一連の装置とからなっている。
木曾檜の１８４０〜１８６０年の年輪部分を標準試料とし、それと測定試料とについての１４Ｃ／１３Ｃ比を交互に繰り返し測定した。１４Ｃの半減期には５５７０年を用いて、年代を算出したが、Ｓ；ｔｕｉｖｅｒ等の結果５）に基づいたＣａｌｉｂＥＴＨ１．１ｊｂ（１９肘）プログラムを用いて、暦年に換算した＊。
３。年代測定結果

試料名
日本刀Ｍ１

鉄雌Ａ Ｄ

［％Ｃ］ｙｒｓ．ＢＰ

０．５

８８０ １５０３．６

三三０ １６０＊（％）

備考

１０２０〜１２６０（１００）平安末期〜鎌倉初期
１２０〜

４６０（９５）

４８０〜

５
１０（５）

後 漢 〜 三 国 時 代 ・ 晋

日本刀については、予想していたより少し古い年代が出た。軟らかい心金を皮金で包む手法が確立するのは鎌倉時代中期とされているから、妥当な結果といって良­５５いであろう。鉄金産の値は、反対に予想より少し新しい時代を示した。とはいっても、日本の歴史には記録のない古い時代である。このような古い時代から鋳鉄を使用しているのは、中国およびその影響下の文化圏だけで、西欧諸国が鋳鉄を使い始めるのは千年以上も後のことなのである。中国大陸出土であることの確認の為には鉛同位体比測定が必要なのかも知れない。
４．花粉および胞子分析結果
鉄金産に付着した土からは、５３個の花粉と胞子が見出され、ョモギ属（１０）、イネ科［栽培種とは思われない］（９）、スギ科（７）、アカザ科（５）、マツ属（５）その他、コナ
ラ 属 、 キ ク 科 、 ハ ンノ キ 属 、 ニ レ 属 、 ハ シ バ ミ 属 、 ヒ カ ゲノ カ ズ ラ 属 等 が あ り 、 出
土地は拓かれた乾燥原野で、近くには水の流れがあり、遠くには深く茂った森が望まれたであろうことが推定される。表­１にそれを示すが、スギ科の中のスギ属の花粉は特徴のあるものであり、出土地を中国大陸と日本列島だけにほぼ限定してくれる。
５．鋳造技術に対する一考察
この鉄金産は多くの気泡を含んでおり、鋳造品としては失敗作に違いないが、中には酸化鉄の詰まった孔もあることが分かり、当時の鋳造技術を推定させる意味でも重要な試料といえそうである。銑鉄の湯に空気を吹き込んで強くかき回し、酸化鉄鉱石をも加えて、銑鉄中の炭素量を減らし、脆（もろ）くなく鍛錬できる強い鉄、すなわち鋼をつくる「炒鋼法」という酸化精錬法が、中国では古くから知られている。空気をとり入れての炭素の燃焼反応による発熱と、酸化鉄の還元反応による吸熱とのっりあいが重要で、この試料の場合、酸化鉄が一時にやや多量に加えられた
た め に 温 度 が 下 が り 、 大 急 ぎ で 鋳 込 ま れ た も の で あ ろ う 。 燃 焼 反 応 は 湯 の 温 度 を上げるが、必要温度に到達すればそれ以上はエネルギーの浪費である。酸化鉄の添
加は鉄の収量の増加に結び付くから、温度さえ適正に管理されておれば、きわめて有効な手段といえる。この試料の場合、温度管理に失敗し、炭素量があまり減らないうちに温度が下がり、湯の流動性が悪くなって、一酸化炭素などが気泡として閉じ込められたまま凝固したものと考えられる。
鉄金産の成分組成を下記に示すが、Ａｓ含量がやや高いことを除くと、きわめて純良な素材といえる。
ＡＩ

Ｓｉ

Ｐ

６．２２２０５０ＣａＴ

１４０＜５０ｉ

ＣｒＭｎＣ

Ｏ

Ｎｉ

Ｃ

４４１１６１７０２０８９１７ｕＡｓ

Ｗ

７ ０ ７ ４［ｗｔ．ｐｐｍ］

５６

６ ．ー
むすび
測定例がきわめて少なく、予備報告に近いことをお断りしておかねばならない。
蓄積されたデータを、遠からず発表できるものと期待しているが、平安あるいは奈良時代に遡れる、明白な来歴を持つ試料のきわめて少ないことも事実である。
古代鉄器についての１４Ｃ年代測定の報告が、これまで、ごく一部を除いてなされなかった理由の最たるものは、測定に多量の試料を必要としたことであろう。タン
デトロン加速器質量分析法で必要とする炭素量は５ミリグラム程度であり、鉄試料としては数グラムを要する。試料の炭素濃度によって必要な試料量は違ってくるから、予め、火花試験などで平均炭素含有量を推定しておいて、必要量を採取することが望ましい。
日本刀の場合など０．５％程度の炭素は含まれているから、１グラムあればよく、例えば、茎（なかご）部から目釘穴程度の試料を採取できればよいことになる。燃焼させてしまうのであるから、いかにも傷ましいが、非破壊的な手段による測定を充分に行なってから、最後に年代測定を実施するようにすれば、試料も十分に生かされたといってよいのではないだろうか。
文化財資料も、さびにまみれて収蔵し続けられるものばかりではなく、何分の一かは、明瞭な記録を残して、破壊試験に供されていいのではないだろうか。
１４Ｃ年代測定については名古屋大学・年代測定資料研究センター中村俊夫、同
大 学 ・ 工 学 部 加 藤 雅 子 、 平 沢 政 広 、 佐 野 正 道 の 方 々 、 ま た 花 粉 分 析 に つ いて は 東
北 大 学 ・ 教 養 部 相 馬 寛 吉 教 授 の お 世 話 に な っ た こ とを 記 して 謝 辞 と し た い 。
参考文献
１）井垣謙三（：１９８４）：古文化財の科学、２９、ｐ．１８­２６­２）井垣謙三（：１９８６）：続・考古学のための化学１障、（東大出版会）ｐＪ１­１０４３）中井信之・中村俊夫（：１９８８）：地質学論集、Ｓ！９、ｐ．２３５­２５２­４）中村俊夫・中井信之（１９９２）：名古屋大学加速器質量分析計業績報告書（唵）ｐ．１２２­１２８５）ＩＥ；ｔｕｉｖｅｒ，Ｍ．ａｎｄＰｅａｒｓｏｎ，Ｇ．Ｗ．（１９８６）：Ｒａｄｉ（）（；Ｅｌｒｂｏｎ，­ ５ ７ ­­２８，ｐ．８０５­８３８．表­

鉄金産付着土についての花粉および胞子分析結果

１（μｍ）
１／々ｊ心：

７６ ２

マ ツ 属

５個

２とこび；クかぷ 万 ：

３５ ４

ス ギ 属

４個

３Ｔ­Ｃ­Ｔ：

３７ ７

ス ギ ・ ヒ ノ キ ・ イ チ イ 科

４Ｔ一Ｃ一Ｔ：

２７ ０

ス ギ ・ ヒ ノ キ ・ イ チ イ 科

Ｚ７１７７アノ心：

３０ ８

ハ シ バ ミ 属

ｊか£夕：

２７ ０

ハ ン ノ キ 属

１個

７４Ｚびと？７と７Ｚ／ぶ：

８２

コ ナ ラ 属２個

８£／ｊＷぶ：９乙？／ｚｔｙぶ：

３ １ｌ１１７ｏ０ １１ｏ０１ｌｏ０ ８１ｏ０ｊ 一１ｌ９ｌ０１５６５１０Ｃｈｅｎｏｐｏｄｉａｃｅａｅ

１１Ｃｏｍｐｏｓｉｔａｅ：

１２ｊ／­ｚʻ＆ｒｙぶｙβ：

３１３１ｊ７­ｊ ｊリ ぶｙ ：２４ ６１４Ｇｒａｍｉｎｅａｅ：

４７ ０

１５Ｇｒａｍｉｎｅａｅ：

１６１６Ｇｒａｍｉｎｅａｅ：

３４ ７

５一４６

加乙７Ｚ７と７ｙ／Ｍ：
Ｐｏｌｙｐｏｄｉａｃｅａｅ：

３６２

１９Ａｌｇａｅ：３
３

９２０ｕｎｋｎｏｗｎ：

３
７ ０ ｘ２３．１

２１ｕｎｋｎｏｗｎ：

２２ｕｎｋｎｏｗｎ：

２Ｑ ５ｏ一２ｏ一８

２３ｕｎｋｎｏｗｎ：

２４ｕｎｋｎｏｗｎ：

７・ ７

１個
１個

ア カ ザ 科

５個

キ ク 科

１個

ス

１８１０個

９個

レ

２個

即に；ｊレ̈藻類

２個
１個

５個

ｘ１０．０ｘ１５．４

合計Ｔａｘｏ（ｎａ（；ｅａｅ­Ｃｕｐｒｅｓｓａｃｅａｅ­Ｔａｘａｃｅａｅの略（Ｔ一ｃ­Ｔ：１個

エ ノ キ 属でｌｊｌぶい

１７３個

ニ レ 属

ｘ２４．
６
ヨモ
ギ属

６ｌ
６ りｊｉ
ｌｉ
ｌｉ
Ｉｎ７乙ｌｉＩ｜識 別 困 難 で 一 括 さ れ て い る 。

８５）

５３個