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実験方法

弥生時代後期に鉄器が出現するまでは、石材は石鋸と打撃分割で管玉の原型を作っていました。
比嘉さんは、「石針で硬い玉に孔を開ける」のが目的なので、石を切り出す作業はステンレス板と研磨材を用いて手作業で切り出しています。
弥生時代の管玉製作工程や石針などは出土遺物から分かるものの、管玉材の固定や石針の把持方法、回転のさせ方などは分かっていません。それで、比嘉さんは穿孔するために石針を把持し回転させる装置を作って実験しています。回転軸は電気ドリルは使わずに手作業で回しています。

初期実験

最初は、二上山のサヌカイトで1mm角の石針を作り、イモガイの殻軸やネフライト（軟玉：中国で玉として使われている）、鉄石英に孔を穿っていたそうです。実験レポートによれば、研磨材のサイズや押し付け強さ、回転速度などを変えながら、効率的な条件を見つける作業を繰り返し、途中で石針が折れたり、孔がある深さになると穿孔が進まなくなったりして、苦労されている様子が見て取れます。 レポートを読んで、１mm角の石針を作ることに驚き、十数時間もかけて孔開けを行なう作業に驚きました。

本格実験

碧玉（ヒスイ輝石などの硬玉）は入手困難であったが、新潟県埋蔵文化財調査事業団の協力で硬質緑色凝灰岩、軟質緑色凝灰岩、鉄石英、石針用の輝石安山岩など弥生時代にも使われた石材が入手でき、孔あけ実験を行うことができました。 弥生人は石針の把持や穿孔治具などの点でも、もっと苦労があったことでしょう。
今回、比嘉さんから頂いた実験データで、多くのことが判った一方で、新たな疑問もわいてきます。
この実験の努力には敬服します。 安山岩（サヌカイト）の原石を約1.5mmの厚さの板状に切り、それを1mmの厚さになるまで研磨します。次いでそのサヌカイト板を１mm幅に切って、１mm角の石針を得ます。
四角の形状まま孔開けに使うこともありますが、角を磨いて八角形の石針にすることもあります。
メノウ製の石針も同じように作っています。


石針の製作　　写真提供：比嘉信保さん
詳しい手順を知りたい方は、比嘉さんによる石針の詳しい製作手順は別添の通りです ⇒　ここから
次いで、管玉用の直方体の製作ですが、石針作りと同様に、原石を板状にスライスし、それを3mm角各程度に切り分けて作ります。
管玉用直方体の製作　　　写真提供：比嘉信保さん 孔あけ作業を行うためには、石針の把持方法、回転軸への取付方法などを決める必要があります。
「孔開けのやり方（想定される方式の一つ）」のところに竹筒による石針の把持、弓きりによる孔あけの想像図を記載しましたが、比嘉さんは、この点は作業効率を考えて現代版の穿孔装置を作りました。
アルミパイプの先端に工作道具用のチャッキング部品を付け、アルミパイプを上下２点で支持しています。パイプは適切は力で支持されているので、回転も上下移動も可能です。
　穿孔装置と石針把持機構　　写真：比嘉信保さん
写真（左）穿孔装置の台においてあるのが軸を回すための弓で、弓きり方式の火起こしと同じやり方で軸を回転させるものです。（次に述べるように弓による回転はやらなかった） 穿孔装置に角状の管玉材をセットし、回転軸に石針を装着して孔あけを開始します。
手順は前節で図示したやり方ですが、この図に示していないが大切な作業が研磨材（砂）の供給です。
石針の先端と管玉材の間に入った研磨材が管玉材を削っていくのです。と同時に石針も削られて短くなって行きます。
写真左に見られる管玉材の上についている白い漏斗（じょうご）状のものは、管玉の孔の中に研磨材がスムーズに入るように工夫したものです。それと、石針と管玉、研磨材との摩擦熱を軽減するために水を入れています。
現代の工作機械で油を注ぎながら鉄の加工をするのと同じ理屈です。
穿孔作業とメノウ製石針、研磨材供給　　写真：比嘉信保さん
当初は、弓で軸を回転させる計画だったものの穿孔実験を始めると、一人作業という事情もあって手（指）で軸の回した・・・と報告されています。弓きり方式は回転軸の上部に軸抑えを被せ、片手で押さえて固定するため、横ブレは抑えられ軸回転は安定します。もう一方の手で弓の操作を行うので両手を使って作業する必要があります。研磨材の供給など考えると弓使いは作業効率が悪いのです。
もっと重要なのが、うまく孔をあけるためには、指で削りの感覚を感じ、研磨時に発生する音で調子を聞き取る必要があるようです。弓をギシギシ動かしていたらこの感覚が分かりません。
石針は細いため、軸振れなどで余計な力が加わるとサヌカイト針は折れやすいそうで、優しい扱いが要求されます。弓きりを使っていた時はよく針が折れたが、手回しに変えてから折れる頻度が減ったそうです。その点、メノウの石針は折れにくいようです。
比嘉さんの実験で分かってきたこのような状況を考慮すると、舞いきりや弓きりでの孔あけは難しいような気がします。 比嘉さんは、石針の石材、管玉の石材の組み合わせ、研磨材のサイズ、軸の回転数、押す力などを変えながら数多くの実験をしました。
石針がよく折れること、孔あけが途中で進まなくなる現象があることなど、困難な状況を超えて極細管玉を再現しました。その詳細データはここでは述べませんが、頂いた写真を紹介します。
当時の孔あけ作業のやり方は、残された加工途上の管玉未製品から推測されています。
小松市埋蔵文化財センターでは、　�@予備穿孔　　�A本穿孔　という段階を想定した加工工程の仮説を出しています。 ここではさらに、最終段階の　�B貫通穿孔　　を加えて解説します。

予備穿孔

孔の中心を決め、孔の径を決める予備穿孔ですが、現在でも木材や金属加工時に位置決めのために錐やポンチを使って位置決めをしています。当時も同様の作業があったという考え方です。
比嘉さんも別の目的ですが、短い石針で「先付穿孔」をしています。

予備穿孔模式図　イラスト：小松市埋蔵文化財センター

先付穿孔　写真：比嘉信保さん

上右の図は緑色凝灰岩の予備穿孔の写真です。１ｍｍ角の輝石安山岩の石針で孔あけをしていますが、フラットだった石針の先端面がU字型に丸くなり、1.5ｍｍほど摩耗で短くなっています。
この時、管玉にどれくらいの窪みができたのかデータはないのですが、穿孔開始時は最も多く削れ、深くなるほど削り程度が少なくなるそうです。
平均的な「孔あけ速度は１時間で1ｍｍ」程度なので、先付穿孔時間１０分では、それ以上の窪みができ、石針の摩耗がかなり激しいということです。

本穿孔

石針でドンドン孔を開け進める工程です。 穿孔作業には、多くの要素（管玉石材、石針石材、穿孔条件、研磨材粒度など）の組み合わせがあり、ここで要素別に結果を提示することはできないのですが、個別の事例として記載します。 本穿孔模式図 イラスト：小松市埋蔵文化財センター

【孔あけ速度】

輝石安山岩の石針で実際に管玉材に孔あけをした結果です。孔を穿つ速度は順調にいって； １時間かかってようやく1ｍｍの孔が開けらえるという根気のいる作業です。かって、ＮＨＫでヒスイに、竹＋水晶粉末で穴あけ実験をしていて、1ｍｍ／時間　という穿孔結果だったので、妥当な数値なのでしょう。
碧玉、硬質緑色凝灰岩で　［0〜］というのが気になりますが、時としていくら石針を回しても穿孔しなくなることがあるのだそうです。この場合、研磨材の粒度を変えたり、回転速度や押す力を変えたり、または、管玉材を反転させて、反対側から孔あけをします。

【石材と孔あけの状況】

この穿孔実験で使った石針の摩耗状況は、下の左写真です。

管玉石材と穿孔状況　　写真：比嘉信保さん

硬質緑色凝灰岩　管玉と石針の関係 　　写真：比嘉信保さん

写真から分かることは； 硬質緑色凝灰岩を研磨して孔の形状を調べたのが上の右写真です。

【石針の摩耗の進行状況】

上の石針の写真は、穿孔が半分以上進んだ後のものですが、穿孔初めからの石針の形状変化を示したのが次の写真です。同じ石針ではないが傾向を見ることができます。
石針の摩耗による形状変化（穿孔時間経過）　写真：比嘉信保さん
常に先端が丸みを帯びてU字形になっています。これは順調な穿孔の印だそうです。

【石針の材質と孔の状況】

石材の中に開いた孔の形状を観察するために、水晶にいいろいろな石材の石針で孔を開けました。
水晶に異なる材質の石針で穿孔　　　写真：比嘉信保さん
興味深いのは、瑪瑙（メノウ）、サヌカイト、鉄針で開く孔の形状には大差はなく、穿孔が進みにつれ孔の径が細くなっていく傾向が見られます。これは上の石針の摩耗具合からも分かることです。
右端のメノウ針による穿孔は、両端より行っており、孔の形状が違っていて、途中に最も細いところが見られます。

【石針の先端の形状】

石針の先端形状　写真：比嘉信保さん

先端が丸みを帯びてU字方になるのは順調な穿孔、と書きましたが、そうではない形状の写真を示します。これは穿孔が止まってしまう時や、硬度の違いなどによるものです。 先端が平らになったり、中央部が尖ったりしています。研磨材の粒度とも関連がありそうです。

【石針の破損】

折れた石針　　写真：比嘉信保さん

時々石針が折れますが、その写真です。 真っすぐに折れた個所と斜めに折れた個所が見られます。 前者は曲げ応力によって折れており、後者は剪断応力（ねじれ力）によって生じる破損です。 両方が見られますが、破損が同時に生じたのか、一方が先行して続いて他方の破損が生じたのか、分かっていません。

貫通穿孔

石針の先端の形状はU字形になっているため、石針が管玉材の底に達したとき、一挙に孔が開くのではなく徐々に大きくなっていきます。石針が完全に管玉を通過した時が貫通の完了です。
推測ですが、孔あけ作業で難しい工程の一つがこの時点でしょう。管玉の端面の薄くなったところへ横向きの力がかかるので、壊れやすいのです。

貫通時の針先 模式図　　イラスト：田口一宏

貫通時の針先　写真：比嘉信保さん

石材と穿孔孔の断面　　写真：比嘉信保さん

貫通の途中では、石針に管玉の横側からの力が加わるため摩耗により針先が細くなっていきます。
同時に、管玉側には針先から斜め方向の反力がかかり、この部分は薄いために破損し易くなります。 孔あけ時の最後の段階の力加減が重要になります。
貫通した管玉石材の断面写真を示します。
鉄石英で完成した極細管玉の写真です。直径2mmと2.5mmの孔断面を示しています。

鉄石英製の完成管玉　左：長さ20ｍｍ　直径3ｍｍ　　　右：長さ16ｍｍ　直径　2ｍｍ、2.5ｍｍ 写真：比嘉信保さん

沖縄の比嘉信保さんは； 手作業で；　太さ1ｍｍの石の針を作り、それで2ｍｍの管玉に孔を開け、 　　　　　　弥生時代佐渡と同じ鉄石英の極細管玉作りに成功しました。 現在は、弥生時代の石針作りの技術を検証すべく、当時のやり方「石で 石針を作る」実験の検討をされています。

補足説明

草津市の烏丸崎遺跡からメノウの石針が多数見つかっています。太さは１mmから３mmに分布しています。 断面は多くが四角形で三角形のものもあります。いわゆる打製石器で、弥生時代中期初頭に特徴的な石針です。
サヌカイトの石針は、烏丸崎遺跡からは見つかっていません。しかし、穿孔時に使ったと思われる石英の細粉が見つかっています。
佐渡の石針は安山岩製で、角を研磨した磨製石器となります。これは弥生時代中期中頃の石針で、極細管玉を作るためには、管玉の側壁に余計な力を加えないため滑らかに磨く工夫だと考えられます。
佐渡でも細かく粉砕されたメノウの細粉が見つかっており、穿孔時に使ったと思われます。
土産物や体験玉作りで用いられる石材は滑石というごく柔らかい石です。穴あけも電動ドリルを使ったりしています。 比嘉さんのように、弥生時代に使われていた石材で石針を作り、手作業で硬い玉材に穿孔する実験は貴重なデータです。