パライバトルマリンの機械学習による産地同定

抄録

業界で「パライバトルマリン」と呼ばれる銅含有トルマリンは、ブラジルでの最初の発見以降、ナイジェリアとモザンビークでも報告され、さらに最近では、モザンビークのマラカで銅含有リディコアタイトトルマリンが発見されている。これらの宝石の人気を支える重要な要素は、その特徴的な色合いであるが、取引においてはブラジル産のものが特に高く評価されることが多く、そのため、宝石分析機関には銅含有トルマリンの産地特定依頼が頻繁に寄せられる。しかし、高品質なものは内包物が比較的少なく、産地特定が困難な場合が多い。

本発表では、 SSEF で使用されている多元素分析技術である LA-ICP-TOF-MS による 50以上の元素定量と、機械学習を用いた産地同定法について紹介する。教師なし学習アプローチの一つである t 分布型確率的近傍埋め込み(t-SNE)法を用いて 550 以上の銅含有トルマリンサンプルを分析した結果、これらのサンプルの明確なグルーピングが可能となった。このアプローチによる視覚的なグルーピングにより、サンプルの産地を同定することが可能となり、これは従来の主成分分析(PCA)法では得られなかった結果である。

t-SNE は多要素データのみを使用してサンプル間の関係を定義するため、産地情報の信頼性が低いリファレンスサンプルが多い場合に特に有効となる。このアプローチにより、不正確または不完全な初期データを使用した場合でも未知サンプルの産地誤同定を回避することが可能となる。