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平城宮・京出土鉄製遺物の腐食に及ぼす埋蔵環境の影響; 埋蔵時における鉄製遺物内部への塩化物塩集積に関する検討

Effects of buried environment on corrosion of iron artifacts excavated from Heijo Palace Site; Examination of the chloride salt accumulation inside of an iron artifact in soil

柳田 明進*; 浦 蓉子*; 三ツ井 誠一郎  ; 石寺 孝充 ; 川喜田 竜平 

Yanagida, Akinobu*; Ura, Yoko*; Mitsui, Seiichiro; Ishidera, Takamitsu; Kawakita, Ryohei

鉄製遺物内部への塩化物塩の集積の有無とその要因を検討するため、平城宮・京より出土した3点の鉄製遺物に対して、蛍光X線分析による元素マップ、微小部X線回折分析、X線CTによる非破壊分析を実施した。さらに、既報の平城宮跡の環境調査結果に基づき、鉄製遺物の埋蔵環境を推定した。その結果、3点は、(1)酸化的な環境に埋没していたと推定され、針鉄鉱/磁鉄鉱の腐食層を有し、内部に赤金鉱が生成した鉄製遺物、(2)酸化的な環境に埋没していたと推定され、内部の金属鉄が溶出し、針鉄鉱のみの腐食層が形成された鉄製遺物、(3)還元的な環境に埋没していたと推定され、菱鉄鉱を含む腐食層が形成された鉄製遺物、であることが認められた。このうち、塩化物塩の集積が確認された鉄製遺物は(1)のみであった。平城宮跡の水質観測孔におけるCl$$^{-}$$濃度は観測点によって顕著な差異は認められないことから、Cl$$^{-}$$濃度以外の環境因子が塩化物塩の集積に影響を及ぼしていることが認められた。塩化物塩の集積は、針鉄鉱/磁鉄鉱からなる腐食層が形成されたことでアノードとカソードが分離し、局部腐食が生じたことが要因である可能性が考えられた。

To investigate chloride salt accumulation inside an iron artifact in soil, non-destructive analysis of three iron artifacts excavated from the Heijo Palace Site was conducted using elemental mapping by X-ray fluorescence analysis, micro-X-ray diffraction analysis, and X-ray computed tomography. Furthermore, the buried environments of the artifacts were presumed based on the previous reports of the environmental investigation at the Heijo Palace site. The results revealed the iron artifact's corrosion behavior was different individually- (1) the iron artifact that was presumed buried under oxidation environments had a goethite/magnetite corrosion layer and contained akageneite inside the corrosion layer. (2) the metal of the other iron artifacts buried under the oxidation environment had eluted absolutely and the artifacts had a rust layer formed by only goethite. (3) the other artifact buried in reduction environments had a rust layer composed of siderite. Accumulation of chloride salts inside an iron artifact was observed only in (1). Because each Cl$$^{-}$$ concentration measured in underground water observation holes at the Heijo Palace Site showed almost the same level concentrations, it was presumed that the accumulation of chloride salts depended on the environmental factor except for Cl$$^{-}$$ concentration. Based on these results, there was a possibility that the occurrence of local corrosion attributed to the separation of anodic and cathodic regions through the formation of the goethite/magnetite rust layer caused chloride salts accumulation inside an iron artifact.

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