海洋生物化石の14C年代をより一層正確な暦年代に較正するためには,14C年代較正プログラムにΔR(試料採取地点の14C年代の補正値)を入力しなければならない。Omoto et al.(2010)が報告した北海道オホーツク海沿岸のΔR(-158 yr)は,太平洋沿岸や日本海沿岸のΔR(34 yr~345 yr)と乖離している。この結果を踏まえて北海道オホーツク海沿岸のΔRを新たに決定するため,斜里町のオシャマップ川遺跡とトーツル沼1遺跡から木炭と貝化石をペアとする合計4組の試料を収集してAMSによる14C年代測定を行い,Marine20にもとづきΔRを計算した。その結果,オシャマップ川遺跡III層のΔR(1σ)は-94±60 yrとなり,またトーツル沼1遺跡のPit 2から55±46 yrと135±45 yr(平均95±64 yr)のΔRが得られた。新たに決定されたΔRは,かつてトコロ貝塚の試料にもとづき決定された-158 yr(Marine20にもとづき計算すれば-323±42 yr)とは大きく異なる。
A total of four paired terrestrial and marine samples were collected from the Oshamappu river site and the Tohtsurunuma 1 site of Shari town, in the northern part of Hokkaido. They were radiocarbon dated to determine the ΔR (local marine reservoir correction) value of northern Hokkaido, facing towards the Sea of Okhotsk, using the Marine 20 calibrations. The ΔR value of the Oshamappu river site was calculated to be -94±60 yr,while the ΔR values for Tohtsurunuma Pit 2 were 55±46 yr and 135±45 yr (Average was 95±64 yr). New ΔR values differ from a re-calculated ΔR value (-323±42 yr) of the Tokoro shell mound, formally reported.
海洋生物は棲息地の海流,沿岸流および陸水などの影響を受けている。このため海洋生物化石の14C年代を使用して貝塚の立地年代や環境変遷史の研究を行う場合,試料採取地点の平均的な海洋の14C濃度との偏差(ΔR)を補正する必要がある。すなわち,試料を採取した海域のΔR(local marine reservoir correction)をCALIB(Stuiver and Reimer, 2014)やOxCal(Bronk Ramsey, 1995)等の14C年代較正プログラムに入力しなければならない。
北海道沿岸のΔRに関しては,これまでKuzmin et al.(2001, 2007)やYoneda et al.(2001, 2002, 2004, 2007),Omoto et al.(2010)などの報告がある。しかし調査地域の海岸によっては,ΔRの報告がない場合や,遠く離れた海岸のΔRを使用せざるを得ない場合もあり,道内のΔRの資料は未だ不十分である。またMarine20(Heaton et al., 2020)の較正曲線の更新以前に報告された,北海道北部のオホーツク海に面する海岸のΔRは,トコロ貝塚の1件だけであり(Omoto et al., 2010),-158 yrの値は道内の他の海岸のΔR(34~345 yr)と乖離していた。本研究ではオホーツク海に面する斜里町のオシャマップ川遺跡とトーツル沼1遺跡から出土した木炭と貝化石をペア試料として14C年代測定を行い,Marine20にもとづいてΔRを決定した。さらに,東北日本周辺で報告されている既存のΔR(Omoto et al., 2010)をMarine20にもとづいて再計算し,本研究で得られた結果と比較検討した。
試料採取地点は北海道の北東部,知床半島西岸の網走湾に面するオシャマップ川遺跡と,斜里町西部に位置するトーツル沼1遺跡である(第1図)。
[オシャマップ川遺跡]
オシャマップ川遺跡は斜里町の市街地をオホーツク海沿いに東方へ25 kmほど進んだオシャマップ川(1:25,000地形図ではオショバオマブ川)右岸の標高6~8 mの海岸段丘上に立地している。遺物包含層は上位から3層に区分され,最上位のI層は近世アイヌ文化期(I層下部からMa-b5軽石の間はトビニタイ・擦文文化期の包含層),II層は続縄文文化期,III層は続縄文文化期~縄文時代晩期の遺物包含層とされる。中でもII層とIII層からの出土が多く,遺構・遺物ともに続縄文文化期前半のものを主体とし,宇津内式の土器群が多数出土している(斜里町教育委員会, 1995)。宇津内IIb式期の1号住居址出土木炭からは195 cal BC~45 cal BCの較正年代が得られている(臼杵, 2007)。試料はII層およびIII層から出土した貝化石と炭化物である。
[トーツル沼1遺跡]
トーツル沼1遺跡は斜里町の市街地から西に10 kmほど離れた涛釣(とうつる)沼北側の海岸砂丘に立地している。遺物包含層は4層確認され,VI層は擦文文化期,VIII層は続縄文文化期後半からオホーツク文化期,IX層は続縄文文化期,X層は縄文時代晩期の包含層とされた(斜里町教育委員会, 2001)。試料を採取したPit 1は宇津内IIb式土器を伴い, 2150±110 yr BPの14C年代が得られているが,Pit 2からは14C年代は得られていない(斜里町教育委員会, 2001)。試料はIX層相当のPit 1覆土中およびPit 2床面直上から出土した貝化石と炭化物である。

オシャマップ川遺跡の地形図に記入したKRは金山川,またORはオショバオマブ川を示す。
1) 試料の選定
[SO-1]オシャマップ川遺跡II層B-4.43から出土した木炭(SO-1C1)と,II層B-4.1から出土したウバガイ(Pseudocardium sachalinense ; Schrenck, 1862:SO-1S1)およびチシマガイ(Panomya ampla; Dall, 1898:SO-1S2)をペア試料とする。
[SO-2]オシャマップ川遺跡III層B-4.116から出土した木炭はABA処理したSO-2C1および弱アルカリABA処理したSO-2C2と,III層E-11.12から出土したヒメエゾボラ(Neptunea (Barbitonia) arthritica; Bernardi,1857:SO-2S1)をペア試料とする。
[ST-1]トーツル沼1遺跡Pit 1覆土589から出土した木炭(クルミ)をST-1C1とし,同Pit 1覆土F-アから出土した貝殻片(ST-1S1)をペア試料とする。
[ST-2]トーツル沼1遺跡Pit 2床直H-ア1155から出土した木炭(クルミ)について弱アルカリABA処理したST-2C1およびABA処理したST-2C2と,同Pit 2床直H-ア362から出土した貝殻片(ST-2S1)をペア試料とする。
2) 試料の吟味と分析方法
ΔRを決定するための試料は,陸上と海洋で同時期に生育したペア試料の条件を充足する必要がある。本研究で使用した試料は,いずれも同一層準から出土した陸生(木炭)および海生(貝化石)試料の組み合わせであり,ペア試料としての条件を満足している。
AMS14C年代測定は名古屋大学宇宙地球環境研究所のTandetron 2号機で行った。ΔRの計算にあたり木炭の14C年代が表皮の年代を示し,貝殻の死亡年代と同時期とした。またΔRの計算は,ΔR calculation(http://calib.org/deltar/)(Reimer and Reimer, 2017)で行った。
[SO-1]オシャマップ川遺跡II層B-4から出土した木炭(SO-1C1)から186±25 yr BP(NUTA2-29163)の14C年代を得た(第1表)。一方ペア試料としたウバガイ(SO-1S1)からは1332±31 yr BP(NUTA2-29085),チシマガイ(SO-1S2)からは863±32 yr BP(NUTA2-29083)の14C年代が得られた。
[SO-2]オシャマップ川遺跡III層B-4から出土した木炭(SO-2C1,SO-2C2)からは,277±28 yr BP(NUTA2-29164)と117±23 yr BP(NUTA2-29165)の14C年代がそれぞれ得られた。一方,ペア試料としたヒメエゾボラ(SO-2S1)からは799±34 yr BP(NUTA2-29079)の14C年代が得られた。
[ST-1]トーツル沼1遺跡Pit 1覆土589から出土した木炭(ST-1C1)から1168±23 yr BP(NUTA2-29176)の14C年代が得られ,同Pit 1覆土F-アから出土した貝殻片(ST-1S1)からは2630±31 yr BP(NUTA2-29082)の14C年代が得られた。
[ST-2]トーツル沼1遺跡Pit 2床直H-ア1155から出土した木炭(ST-2C1, ST-2C2)からは,2062±26 yr BP(NUTA2-29169)と1983±25 yr BP(NUTA2-29170)の14C年代がそれぞれ得られた。またペア試料とした同Pit 2床直H-ア362から出土した貝殻片(ST-2S1)からは2588±30 yr BP(NUTA2-29094)の14C年代が得られた。
| Sample Code | Stratigraphy | Material | 14C age yr BP | Lab. Code NUTA2- |
| SO-1C1 | II層B-4.43 | Charcoal | 186±25 | 29163 |
| SO-1S1 | II層B-4.1 | Pseudocardium sachalinense | 1332±31 | 29085 |
| SO-1S2 | II層B-4.1 | Panomya ampla | 863±32 | 29083 |
| SO-2C1 | III層B-4.116 | Charcoal | 277±28 | 29164 |
| SO-2C2 | III層B-4.116 | Charcoal | 117±23 | 29165 |
| SO-2S1 | III層E-11.12 | Neptunea (Barbitonia) arthritica | 799±34 | 29079 |
| ST-1C1 | Pit1覆土589 | Charcoal (Juglans) | 1168±23 | 29176 |
| ST-1S1 | Pit1覆土F-ア | Shell fragments | 2630±31 | 29082 |
| ST-2C1 | Pit2床直H-ア1155 | Charcoal (Juglans) | 2062±26 | 29169 |
| ST-2C2 | Pit2床直H-ア1155 | Charcoal (Juglans) | 1983±25 | 29170 |
| ST-2S1 | Pit2床直H-ア362 | Shell fragments | 2588±30 | 29094 |
上記各ペア試料の14C年代を用いてΔR(±1σ)を計算した結果を第2表に示す。
[SO-1]木炭の14C年代は186 yr BPであるが,ΔRを計算するプログラム(http://calib.org/deltar/)に入力する最小年代が199 yr BPのため,SO-1のΔRは計算できなかった。
[SO-2]木炭の277±28 yr BPと117±23 yr BPの14C年代のうち,後者の年代は199 yr BP以下のためΔRを計算できなかった。木炭の277±28 yr BPとヒメエゾボラの799±34 yr BPをペア試料として-94±60 yrのΔRが得られた。
[ST-1]木炭の1168±23 yr BPと貝殻片の2630±31 yr BPをペア試料として919±59 yrのΔRが得られた。しかし,ペア試料とした木炭と貝化石の14C年代差(R)が1462年と大きいため,ペア試料として不適である。
[ST-2]木炭の2062±26 yr BPと貝殻片の2588±30 yr BPをペア試料として,55±46 yrのΔRが得られた。また1983±25 yr BPを示した木炭と貝殻片の2588±30 yr BPをペア試料として135±45 yrのΔRが得られた。これらのΔRの平均値は95±64 yrとなる。
| Sample Code | Charcoal sample | Marine sample | ΔR | ||
| Lab. Code | yr BP | Lab. Code | yr BP | yr | |
| SO-1C1 | NUTA2-29163 | 186±25 | NUTA2-29083 | 863±32 | - |
| SO-2C1 | NUTA2-29164 | 277±28 | -94±60 | ||
| SO-2C2 | NUTA2-29165 | 117±23 | NUTA2-29079 | 799±34 | - |
| ST-1C1 | NUTA2-29176 | 1168±23 | NUTA2-29082 | 2630±31 | 919±59 |
| ST-2C1 | NUTA2-29169 | 2062±26 | NUTA2-29094 | 2588±30 | 55±46 |
| ST-2C2 | NUTA2-29170 | 1983±25 | 135±45 | ||
| ST-2C | Average | 2023±36 | 95±64 | ||
Omoto et al.(2010)のFigure 1に記載された各地点のΔR(北黄金貝塚を除く)に,新たにKuzmin et al.(2001)による国後島のΔRを追加してhttp://calib.org/deltar/により再計算したΔRを第2図に示す。再計算にあたりサハリン(樺太)南部のスヴォボドゥナヤ(Svobodnaya:Sv)およびアニーヴァ(Aniva:An),色丹島(Si),北斗遺跡(Ho:函館市)および小樽(Ot)のΔRはYoneda et al.(2007)の14C年代を,トコロ貝塚(Tk:北見市),天寧(てんねる)1遺跡(Tn:釧路町),恵山(えさん)貝塚(Es:函館市),崎山貝塚(Sa:宮古市)および大木囲(だいぎがこい)貝塚(Da:七ヶ浜町)のΔRは,Omoto et al.(2010)において,それぞれ報告された14C年代を用いて再計算した。北黄金貝塚(Ki:伊達市)のΔRについてOmoto et al.(2010)は,Yoneda et al.(2004)の345 yrを使用していた。しかしmarine speciesが移動性のオットセイ(fur seal)やネズミイルカ(porpoise)の年代を含んでいたため不適と判断して,新たにホタテ貝(scallop)の5527±40 yr BPとエゾシカ(deer:Cervus nippon yesoensis)の4820±20 yr BP(Yoneda et al., 2004のTable 2)の年代をペアとしてΔRを再計算し,131±58 yrを得た。また今回追加した国後島(Ku)のΔRはKuzmin et al.(2001)が報告した6個の14C年代の平均値から求めた。斜里町のオシャマップ川遺跡(Os)およびトーツル沼1遺跡(To)のΔR(-94 yrと95 yr)は本研究により新たに得られた値である。

図中の( )内の略記は次の通り。Sv:スヴォボドゥナヤ(Svobodnaya, Sakhalin),An:アニーヴァ(Gulf of Aniva, Sakhalin),Tk:トコロ貝塚,Os:オシャマップ川遺跡,To:トーツル沼1遺跡,Si:色丹島,Ku:国後島,Tn:天寧遺跡,Ot:小樽,Ki:北黄金貝塚,Es:恵山貝塚,Ho:北斗遺跡,Sa:崎山貝塚,Da:大木囲貝塚
北海道オホーツク海沿岸のΔRは,これまで北見市のトコロ貝塚のペア試料から決定された-158 yrの1個のみであった。しかし,この値は北海道の太平洋岸や日本海沿岸のΔR(34~345 yr)と乖離していた(Omoto et al., 2010)。この結果を踏まえてオホーツク海沿岸のΔRを新たに決定するため,斜里町のオシャマップ川遺跡およびトーツル沼1遺跡から出土した木炭と貝化石試料4組のペア試料についてAMSによる14C年代測定を行い,得られた14C年代からMarine20にもとづきΔRを計算した。その結果,オシャマップ川遺跡III層のΔRは-94±60 yrとなり,またトーツル沼1遺跡のPit 2 のΔRは55±46 yr と135±45 yr(平均95±64 yr)となった。この数値はOmoto et al.(2010)が報告したトコロ貝塚のΔRを再計算して得た-323 ±42 yrと大きく異なる。道北のトコロ貝塚のΔRが道内の他の海域のΔRと乖離した原因は,ペア試料とした木炭と貝化石を採取した層序が同一層序でなかったことによると考えられている(Omoto et al., 2010)。
2. ΔRと海流との関係Marine20にもとづき再計算した北海道東岸から南岸にかけてのΔRは,色丹島の328 yrから国後島の223 yr, 釧路の天寧1遺跡の151 yr,道南の恵山貝塚の123 yrと,順次小さくなっている。この結果は北海道の東岸を南流する千島海流の影響を受けていることを示唆する。これに対して日本海側では,函館のΔRは-125 yrであり,小樽のΔRは-64 yrと,ΔRは北方へと大きくなっており,本州に沿って日本海沿岸を北上する対馬海流の影響を受けていることを示唆する。対馬海流はさらに北上して宗谷海峡を通って東方のオホーツク海に流入している。道北のオホーツク海沿岸では,斜里町のトーツル沼1遺跡のΔRは95 yrである。しかし,オシャマップ川遺跡のΔRは-94 yrを示し,両遺跡間でΔRに189 yrもの年代差が生じている。この年代差が生じた原因がΔRを決定するために使用したペア試料によるものか,南流する東樺太海流の影響によるものか,あるいは短期間のΔRの変動によるものかは不明である。
一方,東北地方太平洋岸のΔRは,三陸海岸の宮古市の崎山貝塚では-177 yrであるが,さらに南方の仙台湾の大木囲貝塚では-229 yrとなり,ΔRは三陸沖を南下するにつれてマイナス側に大きな数値になっている。この結果は黒潮の影響を受けていることを示唆する。
3. 変動するΔΔRは地球規模では気候変動や海洋水の大循環により変動し,古い炭素を含む融氷水の海洋への流入や深層水の湧昇,海洋表層水と下位の海水との密度差による影響を受ける。またΔRは局地的には海水と陸水との混合や沿岸流の影響を受けるため,地域により異なる。東北日本周辺海域においては,複数の海流が接しているためΔRの分布にその影響が現れている。道東のΔRの変化は千島海流の湧昇流による影響が強く現れていると推量される。またΔRには経年変化(例えばHirabayashi et al., 2017; 小元ほか,2018)が確認されているため,ΔRとその地域的な分布や,経年変化の詳細は充分に解明されているとは言えない。
北海道オホーツク海沿岸のΔRは,太平洋沿岸や日本海沿岸のΔRと乖離していたため,斜里町のオシャマップ川遺跡およびトーツル沼1遺跡から木炭と貝化石試料4組のペア試料を収集してAMSによる14C年代測定を行い, Marine20にもとづきΔRを計算した。その結果,オシャマップ川遺跡III層から-94±60 yr,トーツル沼1遺跡のPit 2 から55±46 yr と135±45 yr(平均95±64 yr)のΔRが得られた。
Marine20にもとづいて再計算した東北日本周辺のΔRの分布を見ると,北海道東岸では千島列島から南流している千島海流,北海道西岸では本州に沿って北上する対馬海流,北海道北岸では宗谷海峡を通過してきた対馬海流や,南下する東樺太海流がそれぞれの沿岸海域のΔRに影響を与えていると推量される。
ΔRは考察で指摘した様々な要因により,調査地域の海域により異なり,またΔRには経年変化が確認されている。このため14C年代を暦年代に較正する際には,調査地域の海域や対象とする年代に適合したΔRをIntCalやOxCalなどの14C年代較正プログラムに入力しなければならない。東北日本周辺海域において,これまで報告されたΔRの資料は未だ十分とは言えず,空域となっている地域のΔRの補充が必要不可欠である。今後,Mrine20により再計算した結果得られたΔRにもとづいて,東北日本の各遺跡の暦年代を再計算して考古年代との整合性を検討したい。
本研究の遂行にあたり,斜里町教育委員会および知床博物館から貴重な年代測定試料を提供していただいた。北海道埋蔵文化財センターの福井淳一氏には,北海道の遺跡に関する文献の紹介と試料提供先についてご指導をいただいた。英文要旨はHGSG Limited, Managing DirectorのDr. John Hoyes CPhysに校閲をお願いした。匿名の査読者からの詳細で有意義なコメントにより本論文は改善された。以上お世話になった機関と方々に謝意を表する。なお本論の骨子は,2022年5月に東北大学で開催された東北地理学会春季学術大会で発表した内容にもとづいている。
(2022年6月23日受付,2023年4月14日受理)