Title Author(s) Citation Issue date 201409 Resource Type Resource Version URL Kobe University Repository : Kernel 東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 津 波 により 岩 手 県 久 慈 市 に 形 成 さ れた 津 波 堆 積 物 瀬 尾, 菜 々 美 / 大 串, 健 一 神 戸 大 学 大 学 院 人 間 発 達 環 境 学 研 究 科 研 究 紀 要, 8(1): 97102 Departmental Bulletin Paper / 紀 要 論 文 publisher http://www.lib.kobeu.ac.jp/handle_kernel/81008560 Create Date: 20160716
(97) 神 戸 大 学 大 学 院 人 間 発 達 環 境 学 研 究 科 研 究 紀 要 第 8 巻 第 1 号 2014 Bulletin of Graduate School of Human Development and Environment, Kobe University, Vol.8 No.1 2014 研 究 論 文 東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 津 波 により 岩 手 県 久 慈 市 に 形 成 された 津 波 堆 積 物 Sedimentary features of the 2011 Tohoku earthquake tsunami deposits in Kuji, Iwate 瀬 尾 菜 々 美 * 大 串 健 一 * Nanami SEO* Ken ichi OHKUSHI** 要 約 : 本 研 究 では 東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 により 発 生 した 津 波 によって 遡 上 した 堆 積 物 の 堆 積 学 的 特 徴 を 明 らかにするため, 岩 手 県 久 慈 市 の 久 慈 川 夏 井 川 河 口 域 の 沿 岸 低 地 において2011 年 5 月 10 日 に 現 地 調 査 を 行 った. 調 査 時 には, 復 旧 作 業 が 未 着 手 であった 夏 井 川 左 岸 の 河 口 低 地 において 遡 上 津 波 堆 積 物 が 確 認 されたため, 堆 積 相 の 記 載, 柱 状 試 料 の 採 取 を 行 った. 津 波 襲 来 により 夏 井 川 河 口 域 の 砂 州 は 一 部 消 失 し, 内 陸 側 への 堆 積 物 の 移 動 により 河 口 の 微 地 形 は 変 化 した. 採 取 した 津 波 堆 積 物 は 粒 度 分 析 し, 含 有 する 底 生 有 孔 虫 を 同 定 した.また, 津 波 堆 積 物 から 産 出 したヤマトシジミおよび 有 孔 虫 は, 放 射 性 年 代 測 定 により 西 暦 1950 年 以 降 の 個 体 であることを 確 認 した. 現 地 で 観 察 された 層 厚 約 30cmの 津 波 堆 積 物 には 中 部 に 明 瞭 な 境 界 面 があ り,その 上 下 で 構 成 粒 子 の 粒 径 が 大 きく 異 なる. 下 部 は 淘 汰 の 悪 い 礫 質 粗 粒 ~ 中 粒 砂 層 からなり, 津 波 第 一 波 の 押 し 波 のよう な 高 エネルギー 環 境 で 掃 流 運 搬 により 形 成 されたと 考 えられる. 上 部 は 淘 汰 のよい 極 細 粒 砂 層 であり, 浮 流 運 搬 されたものが 波 の 流 速 の 低 下 に 伴 って 沈 降 堆 積 し 形 成 されたと 考 えられる. 堆 積 物 中 に 含 まれる 底 生 有 孔 虫 は 水 深 20~33m 以 浅 に 生 息 す るものが 卓 越 していた. キーワード: 津 波 堆 積 物, 東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震, 久 慈, 有 孔 虫 1.はじめに 2011 年 3 月 11 日 午 後 2 時 46 分 に 三 陸 沖 (38 06.2 N; 142 51.6 E)の 深 さ24kmを 震 源 とする Mw(モーメントマグニチュー ド)9.0, 最 大 震 度 7の 東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 ( 以 下, 本 地 震 )が 発 生 した( 気 象 庁,2011). 本 地 震 では, 北 米 プレートの 海 溝 斜 面 において, 長 さ 約 450km, 幅 約 200kmにわたる 断 層 が 破 壊 され, 海 底 地 盤 の 隆 起 沈 降 により 巨 大 な 津 波 が 発 生 した.このような 巨 大 津 波 ( 以 下 3.11 津 波 )の 起 きる 可 能 性 は, 日 本 三 代 実 録 等 の 古 文 書 の 記 述 と 仙 台 平 野 における 津 波 堆 積 物 の 地 質 学 的 調 査 によっ て, 震 災 以 前 から 明 らかにされていた (Minoura and Nakaya, 1991; Sugawara et al., 2012). 津 波 堆 積 物 とは, 津 波 によって 運 搬 された 土 砂 等 が 再 び 陸 域 や 海 底 に 堆 積 したものの 総 称 である( 藤 原,2004). 津 波 堆 積 物 の 研 究 は1960 年 に 発 生 したチリ 地 震 津 波 以 降, 国 内 外 で 行 われており, 過 去 の 地 震 に 伴 う 津 波 の 規 模 の 推 定 や 発 生 周 期 の 復 元 に 有 効 であ ると 期 待 されている. 地 層 中 に 保 存 された 津 波 堆 積 物 の 地 質 学 的 研 究 により, 古 文 書 に 記 された 過 去 の 津 波 や 観 測 資 料 が 少 ない 地 域 で 過 去 に 起 きた 巨 大 津 波 の 遡 上 履 歴 を 検 出 することが 可 能 とな り, 沿 岸 域 における 防 災 対 策 上 で 役 立 つ 情 報 を 得 る 事 ができる. しかしながら,3.11 津 波 のような 巨 大 津 波 はごく 稀 にしか 発 生 し ない.このため 津 波 の 規 模 と 津 波 堆 積 物 の 特 徴 との 関 係 が 明 確 な 事 例 は 少 なく, 地 層 中 から 過 去 に 起 きた 津 波 堆 積 物 を 認 定 する 方 法 はまだ 確 立 されたわけではない( 七 山 重 野,2004; 藤 原,2004). さらに, 津 波 の 痕 跡 はその 後 の 風 雨 などによる 気 象 現 象, 生 物 に よる 土 壌 侵 食, 人 による 修 復 作 業 などによって 多 くは 消 滅 するた め, 津 波 遡 上 直 後 の 良 質 な 津 波 堆 積 物 の 記 録 は 今 後 の 津 波 堆 積 物 研 究 における 貴 重 な 資 料 となる. 仙 台 平 野 においては,3.11 津 波 と 貞 観 津 波 の 堆 積 物 の 特 徴 の 違 いから, 津 波 堆 積 物 の 堆 積 状 況 は 植 生 や 構 造 物 などの 地 表 条 件 の 影 響 が 関 係 していることが 箕 浦 (2011)によって 指 摘 されている.これ 以 外 にも 多 くの 研 究 がなさ れており, 仙 台 平 野 では3.11 津 波 堆 積 物 の 主 な 供 給 源 は 海 岸 砂 丘 であり, 海 底 堆 積 物 の 寄 与 は 少 ないことが 明 らかにされた (Pilarczyk et al., 2012; Szczucińskia et al., 2012). 一 方, 陸 前 高 田 市 の 3.11 津 波 堆 積 物 の 貝 形 虫 分 析 では, 水 深 9mの 浅 海 から 堆 積 物 が 供 給 されていることが 指 摘 されている(Tanaka et al., 2012).こ れらの 事 例 からも 津 波 遡 上 域 の 環 境 条 件 の 違 いにより 津 波 堆 積 物 * 神 戸 大 学 大 学 院 人 間 発 達 環 境 学 研 究 科 ** 神 戸 大 学 大 学 院 人 間 発 達 環 境 学 研 究 科 准 教 授 ( 2014 年 4 月 1 日 受 付 2014 年 7 月 10 日 受 理 ) 97
(98) の 供 給 源 が 異 なることが 予 想 される. 著 者 らは3.11 津 波 により 陸 域 に 遡 上 した 津 波 堆 積 物 を 研 究 する ため,2011 年 5 月 9 日 ~10 日 の 二 日 間, 青 森 県 三 沢 市 から 岩 手 県 普 代 村 にかけて 津 波 堆 積 物 の 現 地 調 査 を 行 った.これらの 地 域 を 選 定 した 理 由 は, 震 災 1ヶ 月 後 の 状 況 で 復 旧 活 動 の 妨 げにならな い 地 域 の 中 で, 未 だに 自 然 状 態 に 近 い 津 波 堆 積 物 が 確 認 できる 可 能 性 があると 判 断 されたためである. 現 地 調 査 の 結 果, 市 街 地 は 復 旧 活 動 により 津 波 堆 積 物 の 確 認 が 困 難 であったが, 久 慈 市 と 普 代 村 の 沿 岸 部 においては 明 瞭 な 津 波 堆 積 物 が 確 認 された. 普 代 村 の 結 果 については 瀬 尾 大 串 (2012)ですでに 報 告 した. 本 稿 で は,2011 年 5 月 10 日 に 岩 手 県 久 慈 市 で 行 った 現 地 調 査 の 結 果 を 報 告 する.さらに, 現 地 で 採 取 した 津 波 堆 積 物 の 粒 度 分 析, 含 有 す る 有 孔 虫 分 析 および 衛 星 画 像 による 津 波 前 後 の 地 形 変 化 から, 津 波 堆 積 物 の 供 給 源 および 堆 積 構 造 の 特 徴 について 考 察 を 行 った. 図 2 調 査 地 の 表 層 地 質 図 および 海 底 地 形 ( 産 業 技 術 総 合 研 究 所 地 質 図 幅 データベースの20 万 分 の1 地 質 図 幅 八 戸 ラスタ 画 像 版 より 引 用 ) 調 査 地 は 赤 星 で 示 す. 図 1 調 査 地 域 ( 久 慈 )および 東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 の 震 源 地 赤 星 印 は 震 央 を 示 す. ( 国 土 地 理 院 電 子 ポータル http://portal2.cyberjapan.jp/site/mapuse/index.html) 2. 調 査 地 点 周 辺 の 概 要 調 査 地 の 地 形 図 地 質 図 を 図 13に 示 す. 調 査 地 の 岩 手 県 久 慈 市 湊 町 および 夏 井 町 は 岩 手 県 北 東 部 の 北 上 山 地 北 東 部 ( 沿 岸 北 部 )に 位 置 し, 標 高 200m 程 度 の 丘 陵 地 を 流 れる 久 慈 川 と 夏 井 川 が 合 流 し, 久 慈 湾 に 注 いでいる( 岩 手 県,1975). 北 から 流 れる 夏 井 川 と 南 から 流 れる 久 慈 川 との 合 流 地 点 では, 南 北 方 向 に 延 びる, 長 さ 約 800mの 河 口 砂 州 が 形 成 されている. 河 口 砂 州 と 夏 井 川 下 流 の 海 岸 平 野 の 間 にはラグーンが 形 成 されている.ラグーンに 面 す る 夏 井 川 左 岸 の 海 岸 低 地 には 段 差 が 約 2mの 段 丘 が 形 成 されてい る. 3. 調 査 地 域 を 襲 った 津 波 の 概 要 調 査 地 点 (40 12.31 N; 141 47.53 E)は 震 央 から 北 北 西 の 方 向 に 約 250kmの 距 離 にある.3 月 11 日 の 本 震 に 伴 って 発 生 した 津 波 の 第 一 波 は, 約 60 分 後 の 午 後 15 時 30 分 頃 に 久 慈 湾 に 到 達 した ( 久 慈 市,2011).5 分 後 には 第 二 波 が 襲 来 し,その 後, 大 きな 引 き 波 となり, 一 時 海 底 が 露 出 した.そして, 第 二 波 襲 来 のおよそ 図 3 調 査 地 点 ( 星 印 )の 地 形 図 ( 国 土 地 理 院 発 行 2 万 5 千 分 の1 地 形 図 ) 22 分 後 に 再 び 約 2mの 波 が 押 し 寄 せた. 久 慈 湾 を 襲 った 津 波 の 波 形 が, 久 慈 湾 から 約 20km 沖 合 に 設 置 されている GPS 波 浪 計 に 記 録 されており,この 波 形 データから 久 慈 湾 に 到 達 した 最 大 の 入 射 津 波 高 は 約 7.9mと 推 定 された( 高 橋,2011). 久 慈 湾 に 到 達 した 津 波 は 久 慈 川, 夏 井 川 を 遡 上 し, 広 範 囲 に 浸 水 被 害 をもたらした( 原 口 岩 松,2011). 東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 を 教 訓 とした 地 震 津 波 対 策 に 関 する 専 門 調 査 会 (2011)の 資 料 によると, 調 査 地 点 の 夏 井 川 左 岸 河 口 付 近 の 津 波 の 遡 上 高 は7.7mであった. 4. 分 析 方 法 現 地 では, 目 視 観 察 による 記 載, 写 真 撮 影,スコップ ねじり 鎌 を 用 いた 堆 積 層 断 面 の 観 察 により 津 波 堆 積 物 を 調 査 した. 堆 積 層 断 面 の 観 察 および 津 波 堆 積 物 の 採 取 はラグーンから 約 100m( 砂 州 外 縁 から 約 250m) 内 陸 部 の 防 潮 林 帯 の 低 地 で 行 った ( 図 3). 粒 度 分 析 用 の 柱 状 試 料 は, 外 径 5.3cm, 内 径 4.8cm, 長 さ50cmの 塩 ビパイプを 地 面 に 垂 直 に 押 しこむことで 採 取 した. 98
(99) 採 取 した 柱 状 試 料 について, 篩 い 分 け 法 による 粒 度 分 析 および 撮 影 したもので,ここでは 津 波 堆 積 物 が 厚 く 堆 積 していたのでコ 含 泥 率 分 析 を 行 った. 試 料 は 縦 方 向 に 半 割 後 に 上 方 から 深 度 0~ ア 試 料 を 採 取 した. 断 面 の 堆 積 相 の 特 徴 から 本 層 を3つのユニッ 4cm,4~7cm,7~10cm,10~13cm,13~16cm,16~20cm,20 トに 区 分 した. 最 下 部 は 直 径 8~10cm 程 度 の 大 礫 を 含 む 粗 粒 砂 層 ~24cmの7 層 に 分 割 した. 含 泥 率 は 各 層 準 の 試 料 を 開 口 径 63 μ m からなる.この 層 から 合 弁 のヤマトシジミが2 個 体 産 した.また, の 篩 で 水 洗 し, 処 理 前 の 試 料 と 処 理 後 の 残 渣 の 乾 燥 重 量 の 差 から 自 生 する 植 物 の 茎 が 横 倒 しの 状 態 で 埋 積 されていた. 中 部 は 層 厚 求 めた. 粒 度 分 析 は 含 泥 率 測 定 後 の 残 渣 試 料 を 開 口 径 の 異 なる12 5cm 程 度 の 淘 汰 の 悪 い 中 粒 砂 層 である.その 上 部 には 侵 食 面 があ 個 の 篩 を 重 ねて 篩 い 分 けにより 行 った. 開 口 径 2000 μ m,1400 り, 上 部 層 とは 明 瞭 に 区 分 される. 上 部 層 は 層 厚 15cm 程 度 の 淘 汰 μ m,1000 μ m,710 μ m,500 μ m,425 μ m,300μ m,250 の 良 い 極 細 粒 砂 層 である. 写 真 4は 海 岸 低 地 から 北 東 方 向 に 撮 影 μ m,180 μ m,125 μ m,90 μ m,75 μ m の 篩 を 用 いた. した. 樹 木 が 根 元 付 近 で 折 れて 流 出 し, 地 表 が 津 波 堆 積 物 により 平 均 粒 径 および 淘 汰 度 は は2000μ 2000μm m 以 以 上 上 のデータを 除 除 き,モーメ 覆 われている. 瓦 礫 が 集 積 していた. 写 真 5は 道 写 路 真 から 66は, 南 は, 方 道 の 路 海 から 岸 から 低 南 地 を 方 撮 に 影 伸 した. びる びる 砂 右 州 を 撮 影 ント ント 法 によって 求 めた. 以 下 に 使 用 した した 計 算 式 を 記 す. す. 平 均 粒 径 は 側 に した. 段 丘 崖 以 の 上 直 の 下 現 に 地 車 調 等 査 の 結 瓦 果 礫 と が Google 集 積 していた. earth earth の 衛 写 真 星 6は, 画 像 の 道 震 路 災 前 後 の 算 は 術 算 平 術 均 平 値 均 Ma 値 Ma Ma で 表 で される. 表 される. から 比 南 較 方 からは に 伸 びる 震 災 砂 以 州 前 を は 撮 道 影 した. 路 付 近 以 から から 上 の 連 現 続 地 する する 調 査 約 結 200 果 200 と mgoogle の 防 潮 林 帯 earth が 存 の 在 衛 したが, 星 画 像 の 津 震 波 災 によって 前 後 の 比 防 較 潮 からは 林 の 震 多 災 くが くが 以 前 流 は 失 道 し 路 地 付 表 近 は か津 波 堆 積 Ma= pd pd Ma= ら 連 物 続 で する 覆 われていた. 約 200mの 防 津 潮 波 林 襲 帯 来 が 存 により 在 したが, 夏 井 川 津 河 波 口 によって 域 の 砂 州 防 は 潮 侵 林 食 され, 100 100 の 多 河 くが 口 周 流 辺 失 の し 微 地 表 地 形 は 津 は 変 波 化 堆 した. 積 物 で 海 覆 岸 われていた. 低 地 前 面 の 津 前 波 浜 襲 に 来 破 によ 壊 されたコ d は 各 粒 度 階 の 中 央 値,p,pは 各 階 の 頻 度 (%)を 表 す. す. り 夏 ンクリートブロックや 井 川 河 口 域 の 砂 州 は 侵 直 食 径 され, 10cm 10cm 河 口 以 周 上 辺 の 角 微 礫 地 が 形 集 は 積 変 していた. 化 した. 同 様 淘 汰 度 は 標 準 偏 差 σで σで 表 される. 海 岸 の 低 比 地 較 前 的 面 大 の きな きな 前 浜 角 に 礫 破 は 壊 防 されたコンクリートブロックや 潮 林 が 流 出 した した 海 岸 低 地 でも でも 点 直 在 径 していた. p(ma d) d) 2 2 10cm 以 上 の 角 礫 が 集 積 していた. 同 様 の 比 較 的 大 きな 角 礫 は 防 潮 林 が 流 出 した 海 岸 低 地 でも 点 在 していた. 100 100 平 均 粒 径 は, は, 堆 積 粒 子 の 沈 積 時 時 における における 流 流 速 速 と と 正 正 相 関 相 するため, 関 するため, は, 流 速 の 間 接 指 標 となる. 淘 汰 度 は, 堆 積 粒 子 の 粒 径 が 揃 っている 場 合 には 々な 場 には 合 には 低 い 低 値 い となり, 値 となり, 大 小 大 様 小 々な 様 々な 粒 子 粒 からなる 子 からなる 場 合 場 は 合 高 は い 高 値 い となり, 値 と 堆 した なり, 積 物 の 堆 運 積 搬 物 プロセスを の 運 搬 プロセスを 知 る 指 標 知 となる. る 指 標 となる. 堆 積 粒 堆 子 積 が 粒 浮 子 遊 が した 浮 遊 状 態 で には する した 運 搬 状 された 態 で 運 場 搬 合 された には 沈 場 積 合 する には 粒 沈 子 積 の する 粒 径 粒 は 子 流 の 粒 速 径 と は 正 流 相 速 関 と するため, 正 相 粒 子 沈 積 時 に 淘 汰 がよくなり, 淘 汰 度 は 低 い 値 となる. 一 方, 堆 積 関 するため, 粒 子 沈 積 時 に 淘 汰 がよくなり, 淘 汰 度 は 低 い 値 とな 物 が 土 石 流 のように 堆 積 粒 子 が 浮 遊 せずに 地 面 にそって 掃 流 運 搬 さ る. 一 方, 堆 積 物 が 土 石 流 のように 堆 積 粒 子 が 浮 遊 せずに 地 面 に れた れた 場 合 には, 淘 汰 が 悪 くなり, 度 は 高 い 値 となる. 津 波 堆 積 物 の 粒 径 分 析 淘 汰 度 含 泥 率 そって 掃 流 運 搬 された 場 合 には, 淘 汰 が 悪 くなり, 淘 汰 度 は 高 い 有 孔 虫 分 析 については,4 7 cm cm 層 と 10 16 cm cm 層 の 粒 度 分 析 に 図 4 夏 コア 井 川 河 口 域 の 防 24 潮 林 cm帯 で 採 取 した 津 波 堆 積 物 の 平 均 粒 径, コア 試 料 は 全 長 24 cm の 砂 質 堆 積 物 であり, 淘 汰 が 悪 く 粗 粒 な 下 値 となる. 淘 汰 度, 含 泥 率, 柱 状 図 用 いた いた 試 料 ( 粒 径 125 125 μm μm 以 上 )から, 粒 度 分 布 において 最 頻 値 を 部 層 (13 24 cm)と 淘 汰 がよく 細 粒 な 上 部 層 (0 13 cm)の2 層 有 孔 虫 分 析 については,4~7cm 層 と10~16cm 層 の 粒 度 分 析 に 津 波 堆 積 物 の 粒 径 分 析 淘 汰 度 含 泥 率 示 した した 粒 径,またはそれに 近 い 粒 径 を 選 択 し, し, 実 体 顕 微 鏡 により 有 に 明 瞭 に 区 別 される( 図 4). 4). 含 泥 率 は 全 層 準 で 1.5 2.7%と 低 い. い. 用 いた 試 料 ( 粒 径 125 μ m 以 上 )から, 粒 度 分 布 において 最 頻 値 コア 試 料 は 全 長 24cmの 砂 質 堆 積 物 であり, 淘 汰 が 悪 く 粗 粒 な 下 孔 虫 個 体 の 確 認 および 種 の 同 定 を 行 った. 同 定 は Matoba (1970) 最 下 部 層 (16 24 cm)は, 最 も 粗 く,2 3 cm cm 程 度 の 中 礫 や 小 礫 を 示 した 粒 径,またはそれに 近 い 粒 径 を 選 択 し, 実 体 顕 微 鏡 によ 部 層 (13~24cm)と 淘 汰 がよく 細 粒 な 上 部 層 (0~13cm)の2 層 および 亀 丸 (1996)に 基 づいて 行 った. を 含 む 粗 粒 砂 層 からなる.その 上 位 の 下 部 層 (13 16 cm)は, 中 り 有 孔 虫 個 体 の 確 認 および 種 の 同 定 を 行 った. 同 定 は Matoba に 明 瞭 に 区 別 される( 図 4). 含 泥 率 は 全 層 準 で1.5~2.7%と 低 い. 放 射 性 炭 素 年 代 測 定 用 試 料 は, は, 掘 削 地 点 の 津 波 堆 積 物 の 深 度 25 25 粒 砂 を 主 体 とする. 上 部 層 は 均 一 な 細 粒 砂 層 からなる. 深 度 14.5 (1970)および 30 30 cm cmから 採 亀 取 丸 した した (1996)に 合 弁 のヤマトシジミ1 基 づいて 行 った. 個 体 と 底 生 有 孔 虫 をコ をコ 最 下 部 15.0 層 (16~24cm)は, 最 も 粗 く,2~3cm cm程 度 の には 中 礫 や 小 礫 15.0 cm,17.5 18.7 cm,19.4 20.0 cm の 層 には 楕 円 形 の, の, 植 物 ア 放 試 射 料 性 の 炭 上 素 年 中 代 部 測 層 定 から から 用 試 数 料 百 は, 個 体 掘 (12 (12 削 地 mg)を 点 の 津 波 用 堆 いた. 積 物 の 年 深 代 度 測 25 定 は を 含 む の 粗 草 粒 根 砂 を 層 取 からなる.その り 込 んだ んだ 泥 からなるクラストが 上 位 の 下 部 層 (13~16cm)は, 観 察 された. 中 ~30cmから ( 株 )パレオ ラボの 採 取 した 合 弁 質 のヤマトシジミ1 量 分 析 計 による 加 個 速 体 器 と 質 底 量 生 分 有 析 孔 法 虫 によって をコ 粒 砂 を 主 図 体 55 とする. の 粒 度 分 上 布 部 のグラフからは, 層 は 均 一 な 細 粒 砂 下 層 部 からなる. では では 上 方 へと へと 深 度 粒 14.5 径 分 布 のピ のピ ア 行 試 われた. 料 の 上 中 部 層 から 数 百 個 体 (12 mg)を 用 いた. 年 代 測 定 ~15.0cm,17.5~18.7cm,19.4~20.0cmの ークが 左 の 細 粒 側 に 移 動 しており, 層 概 には して して 楕 上 円 方 形 細 の, 粒 化 植 を 物 示 の している は( 株 )パレオ ラボの 質 量 分 析 計 による 加 速 器 質 量 分 析 法 によっ ことがわかる. 下 部 の 13 16 cm cmと 16 20 cm cmでは 他 の 層 準 のよ のよ 5. 5. て 行 結 われた. 果 うな うな 顕 著 なピークは 見 られず, 淘 汰 が 悪 いことを 示 している. 一 方, 調 査 地 点 周 辺 の 概 況 上 部 の 33 層 準 はほぼ 同 じ 粒 径 分 布 を 示 し, し, 粒 径 125 125 μm μmに 強 いピー 5. 2011 2011 結 果 年 55 月 10 10 日 に 撮 影 した した 調 査 地 点 周 辺 の 状 況 を 写 真 1 6 1 6 を クをもち,125 μm μmおよび 90 90 μm μmの 重 量 で 全 体 の 約 75%を 占 めて めて 示 調 す. 査 す. 地 写 点 真 周 1は 辺 1は の 夏 概 井 況 川 左 岸 の 海 岸 低 地 を 道 路 から から 南 方 に 撮 影 した. いる.したがって 上 部 層 は 淘 汰 が 極 めてよい. 左 側 2011 にラグーンが 年 5 月 10 日 見 に える. 撮 影 した 右 側 調 の 査 海 地 岸 点 低 周 地 辺 では の では 状 津 況 を 波 写 により 真 1~6を 防 潮 林 の 多 示 くが す. くが 流 写 失 真 したため 1は 夏 井 地 川 表 左 が 岸 枯 の れた 海 れた 岸 低 植 地 物 を や 道 津 路 波 から 堆 積 南 物 方 に 覆 撮 われている 影 した. ことを 左 側 にラグーンが 概 観 できる. 見 写 える. 真 22は 右 海 側 岸 の 低 海 地 岸 上 低 で 地 南 では 方 津 を 波 撮 により 影 した. 防 潮 防 林 潮 林 の 枝 多 は くが 高 さ 流 約 失 5 したため 5 m 以 下 で 地 折 表 が れていることが 枯 れた 植 物 や 津 多 波 く, く, 堆 積 津 物 波 に の 覆 浸 われて 水 高 をお をお およそ いることを 反 映 していると 概 観 できる. 考 えられる. 写 真 2は 海 写 岸 真 低 3地 3は 上 道 で 路 南 近 方 傍 を の 撮 海 影 岸 した. 低 地 に おいて 防 潮 林 海 の 岸 枝 線 は に 高 対 さ して 約 して 5m 垂 直 以 方 下 向 で に 折 掘 れていることが 削 を 行 った った 断 多 面 く, を 撮 津 影 波 したもの の 浸 で,ここでは 水 高 をおおよそ 津 波 反 堆 映 積 していると 物 が 厚 く 堆 考 積 えられる. していたのでコア 写 真 3は 道 試 路 料 近 を 傍 採 の取 し た. た. 断 面 の 堆 積 相 の 特 徴 から から 本 層 を 33つのユニットに 区 分 した. 最 海 岸 低 地 において 海 岸 線 に 対 して 垂 直 方 向 に 掘 削 を 行 った 断 面 を 図 5 津 波 堆 積 物 コアの 層 準 ごとの 粒 径 分 布 下 部 は 直 径 8 10 8 10 cm cm 程 度 の 大 礫 を 含 む 粗 粒 砂 層 からなる.この 層 から から 合 弁 のヤマトシジミが 22 個 体 産 した.また, 自 生 する する 植 物 の 茎 99 が 横 倒 しの しの 状 態 で 埋 積 されていた. 中 部 は 層 厚 55 cm cm 程 度 の 淘 汰 の 悪 い 中 粒 砂 層 である.その 上 部 には には 侵 食 面 があり, 上 部 層 とは とは 明 瞭
(100) 草 根 を 取 り 込 んだ 泥 からなるクラストが 観 察 された. 図 5の 粒 度 分 布 のグラフからは, 下 部 では 上 方 へと 粒 径 分 布 の ピークが 左 の 細 粒 側 に 移 動 しており, 概 して 上 方 細 粒 化 を 示 して いることがわかる. 下 部 の13~16cmと16~20cmでは 他 の 層 準 のよ うな 顕 著 なピークは 見 られず, 淘 汰 が 悪 いことを 示 している. 一 方, 上 部 の3 層 準 はほぼ 同 じ 粒 径 分 布 を 示 し, 粒 径 125 μ m に 強 いピークをもち,125 μ m および90 μ m の 重 量 で 全 体 の 約 75% を 占 めている.したがって 上 部 層 は 淘 汰 が 極 めてよい. 有 孔 虫 群 集 分 析 分 析 の 結 果, 底 生 種 26 種, 浮 遊 性 種 1 種 が 同 定 された. 上 部 の 細 粒 砂 層 で 多 くの 有 孔 虫 が 観 察 された. 全 体 で 卓 越 しているのは Cibicides reflugens,elphidium crispum,pararotalia nipponicaであった. 次 いで 多 く 産 するのがCibicides lobatulus,elphidium advena,hanzawaia nipponica,pseudononion japonicum, Quinqueloculina sp. であった. 深 度 13~16cmの 層 準 は 同 定 された 有 孔 虫 の 種 個 体 数 は 少 なかった. 秋 元 長 谷 川 (1989)によれば,これらの 底 生 有 孔 虫 は 東 北 日 本 沖 太 平 洋 の 場 合,20~33m 以 浅 に 生 息 する 内 部 浅 海 帯 指 標 種 で ある. 他 の 種 についても 検 討 したが, 秋 元 長 谷 川 (1989)にお いて 中 部 浅 海 帯 以 深 の 指 標 となる 底 生 有 孔 虫 は 産 しなかった. 亀 丸 (1996)による 宮 城 県 松 島 湾 の 底 生 有 孔 虫 の 研 究 では,Cibicides lobatulus,elphidium crispum,pararotalia nipponica,rosalina bradyi は 塩 分 が 湾 奥 部 よりも 高 い 湾 口 部 で 多 く 産 出 してい ることが 報 告 されている. 年 代 測 定 結 果 ヤマトシジミと 底 生 有 孔 虫 の 14 C 年 代 は,ともに 放 射 性 炭 素 濃 度 が 高 く, 西 暦 1950 年 以 降 の 核 実 験 による 人 為 的 な 放 射 性 炭 素 の 放 出 による 影 響 を 受 けていた ( 表 1).このため 両 方 ともに 正 確 な 年 代 を 求 めることができなかったが 西 暦 1950 年 以 降 に 生 存 していた 個 体 であることが 明 らかとなった. 表 1 放 射 性 炭 素 年 代 測 定 及 び 暦 年 較 正 の 結 果 試 料 名 δ 13 C ( ) 暦 年 較 正 用 年 代 (yrbp ±1σ) 14 C 年 代 (yrbp ±1σ) ヤマトシジミ 7.57±0.27 111±19 110±20 底 生 有 孔 虫 1.20±0.24 170±19 170±20 6. 考 察 図 6に 示 した 津 波 遡 上 前 後 の 衛 星 画 像 の 比 較 により, 北 側 の 河 口 砂 州 が 消 失 し,ラグーンの 陸 側 が 堆 積 物 により 埋 積 されている ことが 明 らかとなった.このことから, 津 波 堆 積 物 の 供 給 源 とし て 砂 州 堆 積 物 の 寄 与 が 大 きいと 考 えられる. 一 方, 防 潮 林 内 まで 遡 上 した 津 波 堆 積 物 から 内 部 浅 海 帯 に 主 に 生 息 する 底 生 有 孔 虫 が 多 産 したこと, 外 洋 性 であり 汽 水 域 には 生 息 しない 浮 遊 性 有 孔 虫 も1 個 体 ではあるが 含 まれていたこと,さらに 河 口 付 近 のラグー ンのような 汽 水 域 に 生 息 するヤマトシジミや 底 生 有 孔 虫 が 含 まれ ていたことから, 調 査 地 点 に 堆 積 していた 津 波 堆 積 物 は 砂 州 前 面 の 水 深 33m 以 浅 の 海 底 堆 積 物 が 侵 食 されて 運 ばれたものと,ラグー ンから 運 搬 されたものの 双 方 が 供 給 源 となっていると 考 えられる. 有 孔 虫 と 貝 の 放 射 性 炭 素 年 代 値 がほぼ 現 世 の 値 であることは, 津 波 以 前 の 波 浪 などの 影 響 で 海 岸 に 打 ち 上 げられ 数 百 年 以 上 長 く 残 存 してきた 個 体 ではないこと, 海 底 下 深 くの 地 層 が 削 剥 されたわ けではないことを 示 している.これらの 結 果 を3.11 津 波 堆 積 物 の 主 な 供 給 源 が 海 岸 砂 丘 であった 仙 台 平 野 の 結 果 (Pilarczyk et al., 2012; Szczucińskia et al., 2012)と 比 較 すると, 仙 台 平 野 は 海 岸 砂 丘 が 内 陸 部 まで 発 達 し, 海 岸 線 が 直 線 的 な 地 形 をしているのに 比 べて, 本 調 査 地 では 砂 州 および 前 浜 の 砂 浜 幅 は 狭 く,さらに 久 慈 湾 が 半 円 形 の 地 形 をしているため 津 波 が 集 水 され 海 底 堆 積 物 の 侵 食 量 が 相 対 的 に 高 くなった 可 能 性 が 考 えられる. 一 方, 陸 前 高 田 市 の3.11 津 波 堆 積 物 の 貝 形 虫 の 群 集 解 析 では, 水 深 9mの 浅 海 か ら 堆 積 物 が 供 給 されていることが 指 摘 されている(Tanaka et al., 2012). 一 方, 本 研 究 の 有 孔 虫 の 結 果 は 統 計 的 な 手 法 で 解 析 してい ないため 定 性 的 な 結 果 といえる.このため 現 時 点 では 両 者 の 厳 密 図 6 津 波 遡 上 前 ( 左 側,2010 年 5 月 4 日 )と 遡 上 直 後 ( 右 側,2011 年 3 月 14 日 )の 衛 星 画 像 の 比 較 星 印 は 調 査 地 点 を 示 す.(Google earth の Image C 2014 DigitalGlobe より 引 用 ) 100
(101) な 比 較 はできないが, 比 較 的 浅 い 海 底 からの 寄 与 を 示 す 点 では 整 合 的 な 結 果 であるだろう. 採 取 試 料 の 分 析 結 果 および 津 波 堆 積 物 の 断 面 の 観 察 結 果 を 照 ら し 合 わせ, 各 ユニットの 形 成 過 程 について 考 察 する. 津 波 堆 積 物 コア 採 取 地 点 の 最 下 部 には10cm 程 度 の 大 きな 粒 径 の 礫 が 含 まれる から 流 速 の 速 い 波 によって 高 エネルギー 環 境 で 運 搬 されたことが 分 かる. 直 径 10cm 以 上 の 礫 も 海 岸 低 地 前 面 の 前 浜 に 堆 積 している. これらの 礫 は 道 路 法 面 または 前 浜 から 海 岸 低 地 にかけてが 津 波 第 一 波 のような 強 い 押 し 波 により 侵 食 され 運 搬 され,その 土 砂 がそ のまま 前 浜 に 堆 積 したか 海 岸 低 地 まで 運 搬 され 堆 積 したと 考 えら れる. 植 物 の 根 を 含 む 泥 のクラストは 土 壌 が 侵 食 を 受 けたことに よる 運 搬 されたリップアップクラストであると 考 えられる.また 下 部 層 は 淘 汰 が 非 常 に 悪 いことから, 細 粒 砂 や 泥 が 堆 積 するよう な 穏 やかな 環 境 ではなく, 第 一 波 の 射 流 によって 激 しい 流 れにさ らされ 地 面 が 侵 食 を 受 け, 津 波 と 地 面 の 境 界 付 近 で 砂 礫 が 掃 流 運 搬 に 近 い 状 態 で 供 給 され, 最 下 部 層 が 形 成 されたと 考 えられる. 粒 度 分 析 の 結 果, 基 底 部 の 粗 粒 砂 層 から 中 部 の 中 粒 砂 層 への 連 続 的 な 積 み 重 なりは, 上 方 正 級 化 を 示 している. 基 底 部 付 近 では 掃 流 運 搬 に 近 い 状 態 であったが, 第 一 波 で 巻 き 上 げられた 土 砂 粒 子 が 乱 流 中 を 浮 遊 し, 流 速 の 減 衰 とともに 粒 径 の 大 きなものから 順 に 速 やかに 堆 積 していったと 考 えられる. 下 部 の 中 ~ 粗 粒 砂 層 と 上 部 の 極 細 粒 砂 層 には 明 瞭 な 境 界 が 見 ら れる.この 境 界 は 下 部 層 の 堆 積 後 に 引 き 波 や 第 二 波 などの 押 し 波 などの 流 速 の 増 加 で 侵 食 され 形 成 されたと 考 えられる. 上 部 層 は 最 も 運 搬 されやすい 粒 径 であり, 非 常 に 淘 汰 の 良 い 層 であること から, 流 体 中 を 浮 流 運 搬 されたものが 流 速 0.8cm /s 以 下 の 穏 やか な 流 れ 環 境 で, 緩 やかに 沈 積 したと 考 えられる.また,コア 試 料 採 取 地 点 は, 段 丘 崖 と 道 路 法 面 によって 北 東 側 を 囲 まれていたた め, 集 水 され 細 粒 堆 積 物 が 集 積 しやすい 微 地 形 であったこともや や 厚 い 細 粒 砂 層 が 形 成 された 一 因 だろう. これまでの 津 波 堆 積 物 の 既 存 研 究 では, 有 孔 虫 の 放 射 性 炭 素 年 代 結 果 を 示 した 事 例 はほとんどない. 本 研 究 により 津 波 堆 積 物 に 有 孔 虫 が 多 数 含 まれる 場 合 には 年 代 測 定 が 可 能 である 事 を 示 す 事 ができた.さらに 年 代 測 定 により,3.11 津 波 堆 積 物 の 有 孔 虫 が1950 年 以 降 に 生 息 した 個 体 群 であることを 示 したことで, 核 実 験 以 前 の 古 津 波 堆 積 物 では 数 十 年 程 度 の 精 度 で 年 代 決 定 に 使 用 できる 可 能 性 も 考 えられる. 以 上 の 研 究 結 果 は, 限 られたデータではある が, 古 津 波 堆 積 物 の 年 代 決 定 精 度 の 議 論 をする 上 で 基 礎 的 な 資 料 になると 期 待 される. 7. 謝 辞 貝 および 有 孔 虫 の 放 射 性 炭 素 年 代 は, 株 式 会 社 パレオ ラボの 災 害 履 歴 研 究 助 成 により 測 定 していただきました. 鉱 物 の 同 定 に ついては, 新 井 敏 夫 博 士 にご 助 言 をいただきました.また, 二 名 の 査 読 者 のご 指 摘 により 内 容 が 改 善 されました. 以 上 の 関 係 諸 氏 に 御 礼 申 し 上 げます. 8. 引 用 文 献 秋 元 和 貫 長 谷 川 四 郎 (1989) 日 本 近 海 における 現 生 底 生 有 孔 虫 の 深 度 分 布 古 水 深 尺 度 の 確 立 に 向 けて, 地 質 学 論 集, 第 32 号,p. 229240. 藤 原 治 (2004) 津 波 堆 積 物 の 堆 積 学 的 古 生 物 学 的 特 徴. 地 質 学 論 集, 第 58 号,p. 3544. 原 口 強 岩 松 暉 (2012) 東 日 本 大 震 災 津 波 詳 細 地 図 上 巻 青 森 岩 手 宮 城, 古 今 書 院,167p. 岩 手 県 (1975) 土 地 分 類 基 本 調 査 久 慈 5 万 分 の1 国 土 調 査, 34p. 亀 丸 文 秀 (1996)1960 年 代 から1990 年 代 の 松 島 湾 における 底 生 有 孔 虫 群 集 の 変 化, 化 石,vol. 61,p. 120. 気 象 庁 (2011) 平 成 23 年 (2011 年 ) 東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 につ いて, 第 28 報. http://www.jma.go.jp/jma/press/1103/25b/kaisetsu 201103251730.pdf 久 慈 市 (2011) 広 報 久 慈 2011 年 4 月 1 日 号,No. 122. http://www.city.kuji.iwate.jp/data/open/cnt/3/1652/1/ 230401.pdf 箕 浦 幸 治 (2011) 津 波 の 水 理 堆 積 学 的 考 察, 科 学,vol. 81,no. 10, 10771082. 七 山 太 重 野 聖 之 (2004) 遡 上 津 波 堆 積 物 概 論 沿 岸 低 地 の 津 波 堆 積 物 に 関 する 研 究 レビューから 得 られた 堆 積 学 的 認 定 基 準, 地 質 学 論 集, 第 58 号,p. 1933. Matoba, Y. (1970)Distribution of recent shallow water foraminifera of Matsushima Bay, Miyagi Prefecture, northeast Japan, Tohoku University Science Reports, 2nd series (Geology),vol. 42, 185. Minoura, K. and Nakaya, S. (1991)Traces of tsunami preserved in intertidal lacustrine and marsh depositssome examples from northeast Japan, Journal of Geology, vol. 99, p. 265287. Pilarczyk, J.E., Horton, B.P., Witter, R.C., Vane, C.H., ChaguéGoff, C., and Goff, J. (2012)Sedimentary and foraminiferal evidence of the 2011 Tōhokuoki tsunami on the Sendai coastal plain, Japan, Sedimentary Geology, vol. 282. p. 7889. 瀬 尾 菜 々 美 大 串 健 一 (2012) 岩 手 県 普 代 川 河 口 域 に 遡 上 した 津 波 堆 積 物 の 予 察 的 調 査 報 告, 神 戸 大 学 大 学 院 人 間 発 達 環 境 学 研 究 科 研 究 紀 要,vol. 5, no. 2, p. 157164. Sugawara, D., Goto, K., Imamura, F., Matsumoto, H., and Minoura, K. (2012)Assessing the magnitude of the 869 Jogan tsunami using sedimentary deposits: Prediction and consequence of the 2011 Tohokuoki tsunami, Sedimentary Geology, vol. 282, p. 1426. Szczucińskia, W., Kokociński, M., Rzeszewski, M., Chagué Goff, C., Cachão, M., Goto, K., and Sugawara, D. (2012) Sediment sources and sedimentation processes of 2011 Tohokuoki tsunami deposits on the Sendai Plain, Japan Insights from diatoms, nannoliths and grain size distribution, Sedimentary Geology, vol. 282, p. 4056. 高 橋 重 雄 (2011) 東 日 本 大 震 災 の 津 波 被 害 から 最 大 級 への 対 応 を 考 える 科 学,vol. 81, no. 10, 10061012. 101
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