Departmental Bulletin Paper 骨の加熱による化学組成と結晶構造の変化

椋本, ひかり  ,  南, 雅代  ,  中村, 俊夫  ,  Mukumoto, Hikari  ,  Minami, Masayo  ,  Nakamura, Toshio

27pp.83 - 88 , 2016-03 , 名古屋大学宇宙地球環境研究所年代測定研究部
Carbonate hydroxyapatite (CHa) in bone, which is a bone inorganic component, is beginning to be used for 14C dating on cremated bones, because the bones suffering from heat at the temperature of more than 600°C have high crystalline of apatite and are not easily contaminated by exogenous carbon. However, it remains a possibility that a part of carbon in CHa could be exchanged by exogenous carbon derived from fuel and/or atmosphere during heating. It is important, therefore, to reveal the origin of carbon in CHa for reliable 14C dating using CHa. The purpose of this study is to estimate the presence or absence of the possibility of capture of exogenous carbon into CHa during heating by investigating of changes of chemical composition and crystal structure of bones during heating. We conducted a heating experiment using two modem fresh boar bones. The F14C values of bone CHa did not change by heating, even when heating under atmosphere, while the δ13C values changed a little: decreased slightly with increasing heating temperature from 300°C to 750°C, and increased significantly at 900°C. The former decrease could be due to decomposition of carbonate with lower δ13C during heating, while the latter increase could be due to carbon isotopic fractionation and/or take-up of exogenous carbon. The results suggest the possibility of exchange of CHa carbon with carbon in fuel and/or atmosphere during heating. 火葬されて有機成分が残存していない骨に対し、骨の無機成分である炭酸ヒドロキシアパタイト(CHa)を用いた 14C年代測定が有効と考えられる。しかし、遺跡などから出土する火葬骨CHaのδ13C値が低いという報告があ り、火葬中に外来炭素を取り込んだ可能性も考えられる。そのため、加熱による骨の結晶構造や化学組成の変化を調べ、外来炭素の取り込みがないかを明らかにするこ とが、火葬骨CHaの14C年代の信頼性を議論する上で重要となる。本研究では、現生のイノシシ骨の加熱実験を行い、加熱による骨の結晶構造や化学組成の変化を調べた。その結果、大気存在下での加熱でも、骨CHaの14C濃度に変化は見られなかったが、δ13C値は 750℃まで加熱温度が高くなるにつれ減少し、900℃では増加した。しかし、その変化は1-2‰であり、Lanting et al. (2001)によ って報告されている低いδ13C値(-24±3‰)は今回の加熱実験では得られなかった。以上の結果か ら、骨を大気存在下で加熱することが、骨CHaのδ13C値を減少させる要因ではないこと、14C年代測定には影響しないことが明らかとなった。今後さらなる加熱実験を行い、骨CHaへの燃料中炭素の取り込みの有無について調べる予定である。

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