Page 1 Page 2 Page 3 火山灰のケイ光X線分析 (第ー報) 39 日本に

奈良教育大学紀要第28巻第2号(自然)昭和54年
Bull. Nara Univ. Educ, Vol.28, No.2 (Nat.),1979
火山灰のウイ光Ⅹ線分析(第1報)
大阪層群の火山灰(1)
三辻利一･西岡淑江･岡本久美子･若林郁世･円尾好宏(奈良教育大化学教室)
石田志朗(京都大･理･地鉱教室)
(昭和54年5月1口受理)
X-ray Fluorescence Analysis of Volcanic Ashes ( Part 1 )
Volcanic Ashes of Osaka Group (1)
Toshikazu MiTSUJI*, Shiro ISHIDA**, Yoshie NISHIOKA*,
Kumiko Okamoto*, Ikuyo Wakabayashi*
and Yoshihiro MARUO*
(* Laboratory of Chemistry, Nara University of Education, Nara, Japan)
(**Department of Geology, Kyoto University, Kyoto, Japan)
(Received May 1, 1979)
Abstract
The analysis of the volcanic ashes of Osaka group was done by energy
dispersive X-ray fluorescence spectrometry in order to obtain the chemical
compositional features of the volcanic ashes of Osaka group. It was found
that the volcanic ashes had the following features, compared with the clays.
(1) The quantities of Sr, Ca and K were rich in the volcanic ashes.
(2) The Rb content was correlated with the K, and the Sr content was
also with the Ca in the volcanic ashes. The slope of these correlative
straight line was larger than that of the clays.
(3) The Ti content was correlated with the Fe content in the volcanic
ashes, although the clays had not such a relationship.
1.序
胎土分析によって,須恵器の産地を推定するためには,全国各地で生産された須恵器胎土の化学
特性を十分把擬しておかなければならない1,2) そのために,筆者は,これまで,全国各地に散在
する須恵器古窯鉦群から出土する須恵器片の胎土分析をケイ光X線分析法,および,放射化分析法
で試みて来た.その結果,ケイ光Ⅹ線分析では, Rb, Si･, K, Caが地域の特性を示す因子として,
とくに,有効であることが判って来た.さらに,これらの閃子の全円分布図を作成すると,全国の
37
38
三辻利一･西岡淑江･岡本久美子･若林郁世 n尾好宏･石m志朗
古窯祉群が幾つかのグループに分類することができ,かつ,その分布の仕方が地質学上における日
本列島の構造線に平行したり,フォツサ･マグナを挟んで西南日本と東北日本といった工合の分れ
方と一致した3,4) たとえば,山陰地方産の須恵器は山陽地方産の須恵器に比べて, SrとCaに
富む反面, Rb と Kが,やや,少なく,この点を利用すると,山陰産の須恵器と山陽産の須恵器
を識別することが出来る5,6) もう一つの例は,東北地方の日本海側と太平洋側である.秋lI]･庄
内地方産の須恵拙ま,陸前一帯の窯此出土の須恵器に比べて, K と Rbが多く,図1に示すよう
に,臨･束分布図上で相互識別することが可能である.この傾向は,これらの両地域の北南岩の
分析結果の示す傾向と一致するようである.さらに,フォツサ･マグナを挟んで,東北日本は西南
0.5
1■tllll■■-
Rb
図1伴内と陸前の須恵器の識別
火山灰のケイ光Ⅹ線分析(第1報)
39
日本に比べて, RbとSrが少ないのも,一つの特徴である.筆者は,これらの結果から Rb.Sr
K,Caの分布の仕方が地質学的な何かの因子に深く関係があると推察した.しかしながら,現在の
ところ,この推察を実証するデ-タは殆んどないと言ってもよいくらいであろう.この推論を実証
するためには,各地の岩石や粘土等の地質学的な多くの試料の分析が必要である.このような考え
方から,筆者は粘土7)と同様,火山灰を分析対象として取り上げることにした.しかし,火山灰に
ついては,火山灰の同定,その他の問題で,バルクの化学分析がどの程度に役立つのかという基礎
的な問題から取り上げなければならない.今回は,大阪層群の粘土を分析対象として,バルクの化
学分析で何が引き出せるのかについての基礎的検討を試みた.
2.実験方法
試料は共著者の一人,石円が採集した.採集地と,その主な特徴を表1に記載してある.採集試
料は空気乾燥器の中で110oCで数時間乾燥したのち,タングステンカーバイド製乳鉢で, 200300メッシュ程度に粉砕し, X線照射用試料を調製した.
理学電機製エネルギー分散型ケイ光X線分析装置により分析した.通常,自働試料交換器(16個
の試料が装填できる)の中に, 2個の岩石標準試料JG-1を入れ,モニターとした.この標準試料
の各々のピークの全カウント数の定常性から,分析が定常状態で進行していることを確認した.そ
の際,どの元素についても,分析値のばらつきは変動係数にして5%以内であった.また,分析値
のデータ表示は次式にしたがって計算した規格化値で行った.
Ⅹ-
(試料FtlのXのピ-ク面積)
(胃石標準試料JG-1のXのピ-ク面債)
本実験では, XはRb,Sr, K,Ca,Ti, Feである.また,標準試料として, JG-1を採用したFP_
両は, JB-1にくらべて, K,Rbが多く,計測の統計誤差を小さく出来るためである. Tiについ
ては,逆に, JG-1より, JB-1の方が通している.須恵器には,このようなモニター法によるル
ーティン分析が有効であることは別報に詳しい8)
3.結果と考察
火山灰の分析デ-タを表1に示す.はじめに,火山灰が粘土に対して,どのような持性をもつか
を明示するため,須恵器のときに使用したのと同じ豆も Sr分布図を作成した.図2-a, b,cは,
各々,ピンク,パミス,あずき火山灰に対するIRも･Sf分布図である.比較のため,全国の須恵器
窯が分布した領域をも示してある.これら3枚の図から,一般に火山灰は粘土に比較して, Srに
富んでおり,この点で,須恵器胎土(粘土)とは著しく異なることが､判る.勿論, Rb と Srの問
には相関関係がないことは図2より明らかである.
図3-a,b,cは,良･ei分布図である.この図でも,須恵器の場合と同様, KとCaの合有量
の問には相関関係が成立しそうにないことが判る.また,全国の須恵器窯の分布領域と比較する
と,火山灰は一般に, Ca と Kに富んでおり,この点では,明確に粘土とは異なることが判る.
図3la で,ピンク火山灰のrllで一つ飛び離れて分布している点は, C-10の試料で,外見上の所見
で,他のピンク火山灰に比べて粘土化が進行していると判定されたものである.あるいは,風化作
用の影響により,他のピンク火山灰とは異なる分析値をもったとも考えられる. 11誹柚l火山灰は1
三辻利一･西岡淑江･岡本久美子･若林郁世･円尾好宏･石闇志朗
40
表1大阪層鮮火山灰の分析データ
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1.16 3.1
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0.57 1.0
0. 68
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0.82 i 0.76 1.3
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0.41 1.31
鳥熊山火山灰 C-161 豊中市 0.71
0.17 0.49 本もの
餅火山灰 C-152】阪大構内
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下層
C-124!箕面市
C-180 貢都市藻草
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0. 76
星｣二';蝣蝣;
C -109 〝
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C -108 ′′
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C -107 〝
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0. 68
最下層
C-105 光明池東側
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0. 66
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最上層
SBftM 的
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0. 66
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^ CO
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0. 90
′′
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: ′′
C-106
0. 75
0. 89
最下層
本もの
C-96 七明池西国
あずき火山灰
0.61 : 1.0
0.84
最上層
パミス火面天
o
〝 1.03 i 0.60 0.60 0.66
粘土化し
ている
0. 92
/′
C-6 河内町
ピンク火山灰
Fe
1
Ca巨1
試料番号l採集場所
火山灰のケイ光Ⅹ線分析(第1報)
31
点しか得られなかったので,他の火山灰と十分比較することが出来なかったが,ピンク火山灰と分
析結果がよく似ていたところから,ピンク火山灰と一緒に,分布図上にプロットした.パミス火山
灰では,最上層のものと考えられる2点の試料が他のグループより大きく逸脱して分布しており,
その理由は,現在のところ十分説明がつかない.一点の餅火山灰はパミス火山灰と同じ分布図に入
れてあるが,他の火山灰と大きく相異した,図2, 3から得られた結論としては,一般に,火山灰
は粘土に比較して, Sr, Ca, Kが多く,この点で,一つの特徴を示すということである.しかし,
図2-b パミス火山灰のRb-Sr分布図
図2-C あずき火山灰の京も Sr分布図
42
三辻利一･西岡淑江･間木久美子･若林郁世･円尾好宏･石m志朗
Ca
図3-& ピンク火山灰の豆･C盲ー分布図
Ca
図3-h パミス火山灰のK-Ca分布図
火山灰のケイ光Ⅹ線分析(第1報)
43
Ca
図3-C あずき火山灰のK-Ca分布図
今回の分析結果からでは,各種火山灰の特徴からその相互識別をすることは困難であるということ
が出来よう.
これまで分析デ-タから須恵捌fi土には K.Rb,および, e盲･Siの問に,各々JEの相関関
係があることが判ったが,火山灰についてはどうなのだろうか? 次に,その結果をみてみよう.図
4は全国各地の約150基の窯の豆も･豆分布図である.一点は-窯跡を表わし,約10点の同窯跡出
土須恵器片の平均値である.この図は,須恵器について, RbとKの含有量の間に,正の相関関
係があることを示している.須恵器の素材は粘土であり,粘土を高温で焼成しても Rb,蔽K,
e瓦の値は変化しないので9),生の粘土に関しても,この相関関係は成立すると考えられる.事実,
大阪層群の粘土の分析結果は,須恵器で得られたKォRb相関直線上に大阪層群の粘土が分布する
ことを示した7).図5-a,b,cは火山灰に関する豆 Rb分布図である.どの火山灰についても,
Kと Rb の含有量の間には,正の相関関係があることを示している.図5には,粘土の相関直線
も点線で示してある.この直線の勾配は火山灰の方が大きく,この勾配の差は,風化作用による脱
離がRbに比べて, Kの方が大きいことを示すと解釈される.図5-aでは,島熊山火山灰はピン
ク火山灰の相関直線の近傍に分布しており,一方,粘土化の進んでいるc-10の試料は,粘土の相
聞直線近くに分布する.図5-bでは,パミス火山灰も相関直線上によくのっているが,餅火山灰は
粘土の直線上にのっている.或いは,この餅火山灰試料は粘土化が進行しているのかもしれない
が,他の緋火山灰の試料が得られなかったため,そう断定する根拠は他にはない.図5-Cのあずき
火山灰では,他の火山灰の相関直線より,やや,逸脱して分布しているものが多い.
一方,図6は須恵器からみたCa 扇分布図である.好 Rbほど,良い相関はないが,それで
も,大まかにみて, CaとSrの含有量の問に,正の相関関係が成立することが判る Ca,盲rの値
も,粘土の焼成による変化はないから9),この相関直線は全日本の粘土に対する相関直線と考えら
三辻利一･西岡淑江･岡本久美子･若林郁Itt 円尾好宏･石田志朗
w.
れる.大阪層群の粘土も,ほぼ,この直線に沿って分布する7).図7-a,b,cは, 3種の火山灰の
Ca・Sr分布図である.ここでも,どの火山灰についても, CaとSrの含有量に正の相関関係が
あることが判る.しかも,相関直線の勾配は,粘土に比べて,いずれも火山灰の方が大きい.つま
り,ごく単純に考えれば,風化作用によって, Srに比べて, Caの方が著しく脱離することを示
唆していると考えられる.あずき火山灰の相関直要の勾配が他の火山灰のそれより大きいことの理
由や,ピンク,パミス両火山灰に著しく相関直線より逸脱する点があるが,その理由も,十分説明
出来ない.
要するに,粘土と同様,火山灰にも, K・Rb,および, Ca・Srの間に正の相関関係があったの
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Rb
図4 全国の須恵器古窯虹のK-Rb分布図
火山灰のケイ光Ⅹ線分析(第1報)
45
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/イ鍬山灰
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Rb
Rb
図5-b パミス火山灰の哀･繭分布図
図518 ピンク火山灰のK-Rb分布図
Rb
図51C あずき火山灰の灯･繭分布図
46
三辻利一･西岡淑江･岡本久美子･若林郁仕･円尾好宏･石田志朗
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Sr
図6 全国の須恵器古窯虹の己云 Sr分布EZl
火山灰のケイ光Ⅹ線分析(第1報)
47
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図7-8 ピンク火山灰のCa-Sr分布図
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図7-C あずき火山灰のCa・Sr分布図
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三辻利一･西岡淑江･岡本久美子･若林郁世･円尾好宏･石凹志朗
0.5 1.0 盲 1.5
図トh パミス火山灰のCa 訂分布図
である.このことは,火山灰の生成時においてのみならず,風化過程においても, KとRb,Caと
Srは同じ挙動をとったことを示唆すると考えられる.
次に, TiとFeの相関についてみてみよう.図8は,大阪陶邑出土の須恵器片にl共けるTi・Fe
分布図である.明らかに,粘土では, TiとFeの含有量の問に相関関係はない.かつ,大部分の
須恵器片は四角にかこまれた領域の中に分布している.泉北,泉南地方,および,北千里で採集し
た約120点の粘土も,殆んど,この領域に分布し,同一地方の粘土と須恵器の分析値が,一致する
ことを示した7).これに対し,鳥取市津ノ井の粘土は1点ではあるが, Tiの含有量が多く,大阪
陶邑のものとは異なることを示している.図9-a,b,cは,各々, 3種の火山灰に対するTiとFe
の相関関係である. 3種の火山灰とも,ほぼ,似たような大きさの勾配をもつ直線関係を示してい
る.粘土では, TiとFeの含有量の問に,相関関係がないにもかかわらず,火山灰には正の相闇
関係がある訳である.これも火山灰が粘土と異なる特徴の一つと言えよう.かつ,この相異は,火
山灰の生成過程においては, TiとFeは同じ挙動をとったが,風化過程では,各々,異なった挙
動をとって,粘土の中に濃縮されるという解釈も出来よう.勿論,この考えは一つの試案にすぎな
いが,今後,多くの火山灰試料を分析し,この辺のことも詳しく検討する予定である.
このように,広域火山灰のバルク分析は,それ程多くの情報を与えなかったが,粘土に比べて火
山火中には Sr,Ca,Kが明らかに多く含有されており, KとRb,CaとSr,TiとFeの冊に
は,各々,正相関をもつという結論を示した.つまり,多数の試料を分析することによって,試料
のもつ特性の一般的傾向は,バルク分析でも得られるだろうというのが著者の考えである.地質宰
的に,より有意義な情報を得るためには,今後,より精選された試料の分析が必要であろう.短時
間のうちに,多数の試料の分析処理をする能力をもつエネルギー分散型ケイ光X線分析装置が今
級,地質学の分野にも活用されることを期待する.
火山灰のケイ光X線分析(第1報)
49
0 1 2 3 4 5
ここニニこここここニ-.
Fe
図8 大阪陶邑古窯虹細H土須恵器のテi・Fさ/分布図
5.要約
(I)粘土に対する火両灰の特徴を知る目的で,大阪層群の火山灰のケイ光Ⅹ線分析が試みられ
た.
(ll)火山灰は粘土と比較して次の特徴をもつ.
(1)火山灰には Sr,Ca,K量が多い.
(2) K と Rb,Ca と Sr の問には丁の相関があるが,相聞直線の勾配は火山灰の方が大き
い.
(3) Ti, Feの含有量は,一般に,火山灰の方に少ない.
(4) Tiと Feの含有最の間には,火山灰ではil:.の相聞がある.
三辻利一･西岡淑江･岡本久美子･若林郁性･円尾好宏･石田志朗
50
5
5
4
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3
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I
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0 1 2 5 4 5 0 1 2 3 4 5
Fe
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図9lh パミス火山灰の前 Fe分布図
図9-8 ピンク火山灰の肴 Fe分布図
5
4
Ti
3
2
1
0
0 1 2 3 4 5
Fe
図91C あずき火山灰のTi-Fe分布図
5.参考文献
1,三辻利一, 1979,歴史読本4月号, 174-5.
2.三辻利一, 1979,歴史読本5月号, 174-5.
3.三辻利-, 1978,考古学と自然科学, ll. 49-69.
4. J.Mitsuji, Y.Maruo, ACS CSJ Chemical Congress. Abstracts Anal 102 (1979).
5.三辻利一,円尾好宏, 1978, X線分析の進歩 X 61-66.
6.三辻利一,岡本久美子,円尾好宏, 1979, X線/分析の進歩 TX (印刷中).
7.三辻利一,西岡淑江,円尾好宏, 1978,枇土科学討論会発表(早稲関大).
8.三辻利一,西岡淑江,円尾好宏, 1979, X線/Jl折の進歩IX (印刷中).
9.三辻利一,脇田宗孝,円尾好宏,喜多孝行,新浜夕起子1978,古文化財報告 7, 51-59.

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