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科学的年代測定と建築史研究(1)

1.建築年代と科学的年代測定

(1)年代判定の三角形
 建築年代を知る手がかりとして、文字(及び画像)史料・様式・科学的年代測定データの3種の資料がある。文字史料のなかで「棟札」は突出して高い価値を有する。建物の造営時に屋根裏の部材に貼り付ける祈祷札であり、そこに記された年代は建築年代そのものを反映するからである。同じ文字史料でも、縁起書・家伝書・地方志などは、執筆時から隔たるほど、記載内容の信頼性が薄弱になる。また、建築細部の「様式」によりおおよその建築年代を推定できる。たとえば社寺建築の場合、虹梁・木鼻・蟇股などの建築細部の形状や線刻模様(絵様)などの変動を通時的に把握し、当該の遺構と比較して建築年代を判定する。考古学における土器型式の編年のようなものである。ただし、細部様式により推定された年代の幅は30~50 年あり、年代の特定が可能なわけではない。こうした建築年代の曖昧さを克服するため、科学的年代測定の手法を建築部材に適用しようという動きが1980年代から活発になってきている[浅川・原島編2014, 2015]。

(2)放射性炭素年代測定と年輪年代測定
 科学的年代測定のうち放射性炭素年代測定(radiocarbon dating)は古くから先史考古学の分野で多用されてきた。有機物に含まれる炭素14(14C)の半減期(5,568年)を利用した年代測定法であるため誤差が100年以上に及ぶほど大きく、石器時代遺物の年代判定にはある程度有効だが、歴史考古学・建築史学には不向きであると長く認識されてきた。なお、14C半減期については、1947~1950年に放射性炭素年代測定法を開発したウィラード・フランク・リビー(Willard Frank Libby)博士が採用した5,568年を現在も採用している。リビーの半減期は過去の大気中の14C濃度が一定であったという仮定のもとに算出されたが、その後、過去の大気中の14C濃度は必ずしも一定ではなかったという説が有力視され、より確からしい半減期として5,730年が示されネット上でもこの値をよくみかける。しかし、半減期の値が変わるたびに14C年代を書き換えるという混乱を避けるため、半減期は5,568年を使うことが国際的に決定して今に至る。 
 放射性炭素年代の曖昧さを乗りこえるため、奈良文化財研究所(奈文研)年代学研究室はおもにドイツ考古学の影響のもとに、年輪幅の変動により年代を特定する年輪年代学(dendrochronology)の技術的向上に邁進してきている。気候条件のほぼ一定なエリアにおいて古今あらゆる時代の木材をできる限り集成し、年輪幅の平均値から標準年輪曲線を作成する。これが基準となって、新たな対象材の年代を測定する場合、その年輪幅の変動曲線を標準年輪曲線と対照することで、一年刻みの正確な年代を知ることができるのである。ただし、測定対象となる材種はスギ・ヒノキ等一部の針葉樹に限られ、また木材年輪が少なくとも100 年以上(できれば200年程度)残存し、しかも年輪が幅1~2mm程度の密度をもってほぼ均等に並ぶことを必要条件とする。また、年輪年代測定に取り組む研究機関が奈文研だけであったため、測定結果のクロスチェックができない、という批判にも晒されてきた。

(3) 出雲大社境内遺跡の年代測定
 近年、放射性炭素年代測定は加速器質量分析法(Accelerator Mass Spectrometer = AMS 法:1点計測)とウイグルマッチ法(wiggle-matching = 年輪の暦年較正による年代補正:3点計測)の開発によって精度をおおいに高めている。2000~2001年におこなわれた出雲大社境内遺跡(島根県)の発掘調査はこうした高精度の放射性炭素年代測定の評価に画期をもたらした。出雲大社境内遺跡の大型本殿跡では3本の丸太を束ねた直径約3mの柱材が3ヶ所で発見され、まず辺材を含む2本の柱根と柱穴に含まれる落葉の放射性炭素年代が測定され、以下の暦年代(cal)を得た[浅川2005, 2013, 浅川編2013]。

  ①宇豆柱(棟持柱)南柱材:1215~1240 cal AD
  ②心柱北柱材:1212±15 cal AD(以上、ウィグルマッチ法 国立歴史民俗博物館測定)
  ③宇豆柱の柱穴から出土した落葉:1242~1280 cal AD(AMS法・名古屋大学測定)

 ①②は木材の伐採時に近い年代を示すのに対して、③は建設中(立柱の過程)の年代を反映している。①~③はすべてスギ材で、年輪数は130層前後を数え、材種・年輪数の基本条件を満たしているが、年輪の幅に粗密がありすぎて、年輪年代測定には不向きであると判断された。一方、心柱の下側から発見された礎板(柱の不同沈下を防ぐ板状の材)は、年輪が280層に及び、ほぼ均等かつ密に並んだ辺材型であることから奈文研は年代測定に取り組み、最外層が1227年であることを明らかにした。上記①②と同じく、樹皮に近い辺材の年代であることから、1227年より若干遅れた時期に伐採された材であることが分かる。従来は測定年代に100年前後の開きがあった年輪年代と放射性炭素年代がみごとに整合し、当時の関係者は驚嘆の眼差しでこの結果を受けとめたことを生々しく思い出す。そして、③柱穴中落葉の年代を重視するならば、出雲大社境内遺跡の大型本殿跡(推定高40m以上)は文献史料に多出する平安時代後半(11~12世紀)の遺構ではなく、鎌倉時代に入ってまもない宝治二年(1248)造営の本殿である蓋然性が一気に高まったのである。
 出雲大社境内遺跡大型本殿跡における科学的年代測定の結果は、年輪年代と放射性炭素年代双方の信頼性をおおいに高めた。とりわけ、歴史考古学・建築史学の分野には不向きとされてきた放射性炭素年代は、AMS法とウィグルマッチ法という高精度測定手法の開発により、以後、歴史的建造物の年代判定の有力手段となっていく[中尾2009・2011、上野・中尾2012、浅川編2013bなど]。
 


(4)辺材型と心材型
 年輪年代測定・放射性炭素年代測定のいずれに依拠するにしても、年輪の基礎として知っておくべき知識がある。樹木を輪切りにして断面をみると、樹皮直下の白っぽい辺材(白太)と髄から辺材までの赤味がかった心材(赤身)が同心円をなしていることが分かる。辺材は未だ硬化していないやわらかい部分であり、腐りやすく、虫に喰われやすい。このため建築部材として木取りするときはできるだけ辺材を含まないようにする。奈良県に奈良~平安時代初期(8~9世紀)の建築が30棟以上残っているのは、樹木の根元側の心材を多用したことによるという意見がある[Larsen 1994]。そうした木取りを心がけながらも部分的に辺材を含む部材がみつかれば、それは年代測定にとって有難い「歴史の証拠」となる。この場合、樹皮直下の年輪こそが木材の伐採年代に対応するので、最も有用な証拠は樹皮を残す辺材である。こうした「樹皮直下辺材」型は建造物の屋根裏でまれに発見される。一般に辺材は20~40層程度であり、出雲大社境内遺跡の例でみたように、辺材の最外層年輪の年代が判定されれば、伐採年代は最外層年輪年代から10~20年前後とみなされ、建築年代は伐採後の乾燥年数等を加味することで推定可能になる。ちなみに、20年周期でおこなわれる伊勢神宮式年造替でのヒノキの乾燥期間は6~10年である。
 一例として、筆者らが調査に取り組んだ鳥取市の大雲院(旧霊光院)本堂内陣柱の例をとりあげよう[浅川編2017]。大雲院の末寺であった霊光院の本堂は享保六年(1721)の棟札を残す。市内では鳥取東照宮に次ぐ2番目に古い建造物であるが、明治維新の神仏分離令に伴う本寺大雲院の移転・合併などにより改修・増築がくり返された。そこで、当初材を確認するため、辺材を残す内陣入側柱の1本(スギ)を側面からサンプル採取しウィグルマッチ法で測定したところ、辺材の最外層年輪は「1670-1686 cal AD (信頼限界95.4%)」の年代を示したのである。辺材の厚さからみて伐採年代はおそらく1695~1705年ころであり、その後の乾燥→加工→組立の時間を考慮すると、享保六年(1721)の棟札年代に整合する。こうした確実性の高い年代の推定は、辺材を残すがゆえに可能となるのである[吉田・高後・木村・浅川2017, 浅川編2016, 2017]。なお、黒く変色した古材の側面であっても赤外線カメラを使えば、心材部と辺材部は容易に識別できる。
 一方、辺材を残さない心材型の場合、伐採年代をまったく推定できないか、といえば必ずしもそうではない。年代推定に貢献する場合もある。その推定の手法については次章で述べる。

(5)酸素同位体比年輪年代測定
 奈文研が年輪年代測定の対象をヒノキやスギなどの針葉樹にほぼ限定したのは、日本古代の木造建築部材の90%以上をその両種が占めるからである。ところが中近世の社寺や民家はクリ・ケヤキ(広葉樹)やマツ(針葉樹)を多用する傾向にあり、勢い放射性炭素年代測定に頼らざるをえない。しかしながら、これまでの経験に即して述べるならば、近現代からさほど遡らない18世紀以降の木材をウイグルマッチ法にかけても、複数の年代候補が示され、年代を特定できないケースが少なくない。
 こうした諸々の短所を補うべく、最近、総合地球環境学研究所(地球研)の中塚武研究室が新しい年輪年代測定法を開発し、一定の成果をあげつつある[中塚2012:pp.38-70]。従来の年輪幅による年輪年代測定は、樹種ごとに変化の曲線が大きく異なり、その結果、測定対象の樹種がほぼ限定され、また、100 年以上の年輪を密に残すなどの前提条件も大きな足枷になっている。中塚教授は、年輪セルロース(cellulose)に含まれる酸素18(18O)/酸素16(16O) の比率が樹種を問わず一定であるという現象に着目し、年輪数50層 以上ならば、あらゆる樹種の年輪年代測定が可能であると広言して、おもに考古系の出土木材を対象に酸素同位体比年輪年代測定を推進している。ただし、年輪セルロースは降水量・湿度などの水分に影響を受けやすく、東海・近畿のデータで作成された標準変動曲線が西日本の太平側では適用可能であるのに対して、降水量の多い日本海側(とくに山陰=鳥取・島根県)で通用するとは限らない。要するに、気候の近似する地域で別々の標準変動曲線を構築しなければ信頼性を高められないという問題をはらんでいる。さらに、年輪幅による年輪年代測定が高解像度写真撮影による非破壊分析が可能であるのに対して、酸素同位体比年輪年代測定は年輪サンプルの採取に電動ドリルを使う破壊分析となるため、工芸美術系の価値ある文化財の測定には使えない。
 降水・降雪の多い鳥取県において、筆者らは建造物と遺跡出土木材の両方で酸素同位体比年輪年代測定のためのサンプルを採取し、中塚研究室に年代測定を依頼した。結果として、年輪が50~80層だと、最外層年輪年代の特定に至らなかったが、年輪が100層を超える場合、有効な成果が得られた。たとえば、安政七年(1860)の棟札を残す摩尼寺本堂(鳥取市)の小屋梁端部[マツ・年輪110層・樹皮直下辺材型] を、木曽ヒノキと清水寺(島根県安来市)の倒木スギの年輪データで比較対照したところ、相関係数がピークとなる1846 年ころが伐採年代と判定された[宮本・中塚・吉田・浅川2015]。棟札を遡ること10年の妥当な伐採年代である。また、摩尼寺では、文政六年(1823)の棟札を残す庫裡(住職の住宅兼客殿)の桁材[マツ・108年輪・樹皮直下辺材型]についても年代測定を試みた結果、1820年で低い相関性のピークを確認できた。1820年という推定値は本堂小屋梁以上に説得力のある伐採年代と考えられる。

(6)出土部材にみる科学的年代測定のクロスチェック
 地上の建造物だけでなく、発掘調査で出土した鳥取市の本高弓ノ木遺跡5区ケヤキ材と松原田中遺跡地中梁スギ材(サンプル資料№1870・資料№1871)の3種4点についても酸素同位体比年輪年代測定を実施した。前者は放射性炭素年代測定、後者は年輪幅による古典的な年輪年代測定も併行しておこなっており、年代結果のクロスチェックが可能である。
 本高弓ノ木遺跡5区出土ケヤキ材[№7662・樹皮直下辺材型]: 調査主体である鳥取県教育文化財団がパレオラボ社に委託してウィグルマッチ法放射性炭素年代測定をおこなっている。その結果は747-721calBC(信頼限界95.4%)であり、縄文時代晩期中葉に相当する[鳥取県教育文化財団2013]。この材を酸素同位体比年輪年代測定した結果、最外資料の年輪年代は748 BCを示した。1年の誤差はあるものの、炭素14年代とほぼ一致している。秋田県鳥海山埋没スギ酸素同位体比クロノロジーとの対比によって年代が特定されたのである。縄文時代晩期~弥生時代早期の年輪試料は西日本にほとんどなく、弥生時代開始期の年代理解に貢献するデータとして注目される[浅川・原島編2015]。
 松原田中遺跡建物3地中梁[心材型・スギ]: 柱筋に沿って溝状に掘られた柱穴(布掘)の底に敷かれた長さ725㎝の角材。奈文研年代学研究室の星野安治研究員の指導の下、年輪年代サンプルを3点採取し、1点を奈文研、2点を地球研に送付して年代測定を依頼した。奈文研送付サンプル[171年輪]を光谷拓実名誉研究員が測定した結果、最外年輪資料の年代は66 ADに特定された。一方、地球研に送付したサンプル№1870[103年輪]と№1871[137年輪]の酸素同位対比年輪年代測定の結果はそれぞれ15 AD、56 ADであった。きわめて高い信頼度によって得られた年代である[浅川・原島編2015]。3つの年代はいずれも弥生時代後期に相当し、年輪数の多寡を踏まえれば、奈文研と地球研の測定値はほぼ一致をみたと言える。ところが、松原田中遺跡の溝状柱穴から出土した土器年代は古墳時代後期(3世紀後半)に編年され[鳥取県教育文化財団2018]、年輪年代と土器年代で200年ばかりの差があることが判明した。これは基本的に地中梁が辺材のない心材型であることによるが、土器の年代観は相対的なものであり、角材の外側にさらに200年輪が存在したと確定し難いため、復元図は弥生時代後期の様式と古墳時代前期の様式の二案を考えた[浅川・宮本・中田2018]。【続】


《連載情報》
中国科学技術史学会建築史専業委員会主催国際シンポ「木構造営造技術の研究」招聘講演(11月16日@福州大学)
科学的年代測定と建築史研究-日本の木造建築部材とブータンの版築壁跡の分析から-
(1)http://asaxlablog.blog.fc2.com/blog-entry-2120.html
(2)http://asaxlablog.blog.fc2.com/blog-entry-2121.html
(3)http://asaxlablog.blog.fc2.com/blog-entry-2123.html

中国建築学会建築史分会シンポ「近70年建築史学研究と歴史建築保護-中華人民共和国建国70周年記念」招聘講演(11月9日@北京工大)
東大寺頭塔の復元からみた宝塔の起源-チベット仏教の伽藍配置との比較を含めて-
(1)http://asaxlablog.blog.fc2.com/blog-entry-2101.html
(2)http://asaxlablog.blog.fc2.com/blog-entry-2103.html
(3)http://asaxlablog.blog.fc2.com/blog-entry-2107.html
(4)http://asaxlablog.blog.fc2.com/blog-entry-2110.html
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魯班(ルパン)は大工の神様や棟梁を表す中国語。魯搬とも書く。古代の日本は百済から「露盤博士」を迎えて本格的な寺院の造営に着手した。魯班=露盤です。研究室は保存修復スタジオと自称してますが、OBを含む別働隊「魯班営造学社(アトリエ・ド・ルパン)」を緩やかに組織しています。13は謎の数字、、、ぐふふ。

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