地 理 学 評 論 52‑2 72〜85 1981
仙 台 平野 の沖 積 層 と後 氷 期 に お け る海 岸 線 の変 化 松 本 秀 明*
仙台平野における沖積層の榛 構 造を明 らか にするため,野 外調査 ・ボー リング資料解析および14C年 代 測定 を行な った.こ れをもとに約1万 年前以降の海岸線変化を復元 し,後 氷期の海水準変化との関係から仙 台平野の地形発 達を考察 した.
仙 台平賢 の沖 積層 は堆積環境の違いを もとに8層 に細分 される.と くに海成層の堆積状態に注 目し,海 域 変化 を復元 した結果,後 氷期の急速な海水準上昇に よる海域の最拡大期 は,阿 武隈川の埋積谷においては海 水 準 が‑10mに 達 す る7,900年 前,名 取 川 ・七 北 田 川 の 埋 積 谷 に お い て は そ れ ぞ れ海 水 準 が ‑7m , ‑5m に 達 す る7
,500年 前, 7,200年 前 に あ り,そ の 後 は 陸側 か ら の土 砂 に よ る海 底 埋 積 速 度 が 海 水 準 上 昇 速度 を 相対的 に上 まわ ることに より,海 水準 は上昇 しなが らも陸域の拡大に よつて海域は後退 し,現 在に到 るもの
Iは じ め に
一 般 に,海 岸 線 の出 入 の 大 きな入 江 に は 三 角州 平 野 が発 達 し,広 く外 洋 に 面 す る地 域 に は数 列 の浜 堤 列 と堤 間 湿 地 か らな る 平野 が発 達 して い る場 合 が 多 い.海 岸 平 野 の形 態 は発 達 す る場 所 に よ り多 様 で あ り,こ れ は河 川 の 土 砂 運 搬 量,波 浪 の 強 弱,沖 積層 基 底 の 形 態 な どの 地 形 形 成 環境 の差 異 に よ り生 ず る もの と考 え られ る.こ れ ま で筆 者 は,地 形 形 成 環 境 の異 な る地 域 にお い て,海 岸 平 野 が それ ぞ れ どの 様 な 過 程 で 形 成 され た か を後 氷 期 の 海水 準 変動 との 関 係 か ら明 らか に す るた め,研 究 を行 な っ て き た(松 本, 1977).本 論 文 で は,浜 堤 列 を も つ平 野 と し て 典 型 的 な仙 台平 野 に つ い て,そ の調 査 結 果 を ま とめ
てみ た.
仙 台 平 野 に つ い て の 沖 積層 の研 究 は,奥 津(1953) が深 井 戸 資料 か ら沖 積 層 を細 分 した の が最 初 で あ る.
そ の後,長 谷 浩 明(1965)が,多 くの ボー リング 資 料 を も とに第 四 系 基 底 の 等 深 線 図 を 作 成 し,平 野 下 に 存 在 す る埋 没 谷 と埋 没 平 坦 面 の分 布 を明 らか に した.
小 元 ・大 内(1978)は 仙 台市 小 鶴 地 区 で得 ら れ た年 代 試 料 を 中心 に,仙 台平 野 の海 水 準 変 化 を 考 察 して い る.ま た,長 谷 弘 太 郎(1967)は 沖 積 層 を最 下 部 砂 礫
層,下 部 粘 土 層,下 部 砂 礫 層,中 部 粘 土 層,上 部 砂 層 お よび上 部 砂 ・粘 土 層 に細 分 し,海 成 で あ る中部 粘 土 層 の分 布 範 囲 か ら,過 去 の海 域 の拡 大 範 囲 を求 め る と とも に,貝 塚分 布 図 と対 照 させ,そ の時 期 を 縄 文 前 期 頃 と した.し か しな が ら,こ れ まで の 研 究 で は,海 岸平 野 の形 成 過 程 にお け る海 岸 線 の 前進 ・ 後 退 と,そ れ に かか わ る海 水 準 変 化 との 関 係 に つい
* 東 北 大 学 ・院
第1図 調 査 地 域 概 観
て は十 分 に は明 らか に され て い な い.そ こで 筆 者 は, 野 外 調 査 ・ボ ー リ ング資 料 解 析 ・14C年 代 測 定 お よ
び堆 積 物 の粒 度 分 析 を行 な い,仙 台平 野 にお け る海 水 準 変 動,沖 積 層 層 相 変 化 お よび平 野 の形 成 過 程 に つ い て考 察 を行 な っ た.そ の結 果,い くつ か の新 た な知 見 を得 たの で こ こに 報告 し,大 方 の ご批 判 を仰 ぐ しだ い で あ る.
仙 台 平野 は北 ・西 ・南 の3方 を海 抜 高 度100mか ら200mの 丘 陵 に囲 ま れた 南 北 約50kmの 海 岸 平 野 で あ る(第1図).地 盤 高 は大 部 命5m以 下 で あ るが,
か く だ
広 瀬 川 ・名 取 川 の 合流 点 付近 や 内陸 部 の角 田.大 河 原 方 面 で は10mか ら15mに 達 す る.平 野 下 に は層 厚60〜80mに 及 ぶ沖 積 層1)が 堆 積 し,基 盤 は鮮 新 統 の 凝 灰 岩 ・安 山 岩 お よび 泥岩 か らな る.こ れ らの
第2図(a) 仙 台 平 野 の微 地形 分布(北 部)
第2図(b) 仙 台平 野 の微 地 形 分 布(南 部)
基 盤 岩 の大 部 分 は標 準 貫 入 試 験N値 が50を 越 え, N 値0〜30の 沖 積 層 と明 瞭 に区 別 さ れ る.地 表 に は 自 然 堤 防,後 背 湿 地 等 の 微 地 形 が発 達 し,と くに 海岸 線 と平 行 に数 列 の浜 堤 列 が認 め ら れ る(松 本,1977)
(第2図).
流 入 す る主 な河 川 は北 か ら七 北 田川,名 取 川 お よ び 阿 武 隈 川 で あ る,七 北 田川 は新 第 三 系 の地 域 を流 下 し,流 路 延 長45km,流 域 面 積208km2と 比 較 的 小 規 模 な河 川 で あ る 。平 野 部 の平 均 河 床 勾 配 は0.2
%と 緩 か で あ り,現 河 床 の堆 積 物 は2〜3φ の 細 粒砂 が 主 で あ る.名 取 川 は支 流 の広 瀬 川 とと もに 新 期 噴 出 岩 地 域 に源 を発 し,新 第 三 系 地 域 を 流 下 し,下 流 部 で は,そ れ ぞ れ安 山 岩 地 域 の峡 谷 を経 て 平 野 に入 る.名 取 ・広 瀬 両 河 川 は勾 配6%の 合 流 扇 状 地2)を 形 成 し,小 礫 を含 む0〜2φ の粗 粒 砂 を 運 搬 ・堆 積 し て い る.広 瀬 川 を含 め た名 取 川 の流 路 延 長,流 域 面 積,平 均 流 量 は そ れ ぞ れ100km, 939km2,22m3/s3) で あ り,仙 台 平 野 を流 下 す る河 川 の 中 で は 中規 模 河 川 で あ る.ま た,最 も規 模 が大 きい阿 武隈 川 は,流 路 延 長239km,流 域 面 積5,400km2で あ り,福 島県 白 河 市 西 方 に 源 を発 し,郡 山 ・福 島両 盆 地 を流 下 し, 角 田 西 方 で 白 亜 紀 の 花 崗 岩 を切 って平 野 部 へ入 る.
平 野 部 で の 平 均 河 床 勾配 は0.4%と 緩 や か で あ る が 平 均 流 量 が149.5m3/s3)と 豊 富 で あ り, 0〜2φ の砂
しろい し
質 堆積物を多量に運 搬 している.支 流 の白石川 は蔵 王山周辺の第 四紀 噴出岩地域 を源 に緑色凝灰岩地域 を流 下 し,阿 武隈川合流 点付近 ま で直径数cm〜10 数cmの 礫 を主体 とする砂礫 を多量 に運搬 ・堆積 し てい る.以 上の ように仙 台平野 は流況 の異な る三つ の河 川に より形成 された平野 であ り,後 述す るよ う にそれぞれの河川 に沿 う地域 にお いて沖積層の堆積 構造 や平野 の発達過程 に違 いが認 められる.
II仙 台平 野の沖積層 1)沖 積層 の堆積構造
仙 台平野 におけるボー リング地点お よび断面の位
第3図 ボ ー リン グ地 点 お よび 断 面 位 置 図
置 を第3図 に,ま た 海 岸 線 に沿 う沖 積 層 の断 面(A
‑A')を 第4図 に 示 す.平 野 下 に は 七北 田川,名 取 川,阿 武 隈 川 に対 応 して そ れ ぞ れ‑55m, ‑65m 強, ‑80mの 埋 没 谷 が 認 め ら れ,そ れ らの 埋没 谷 の間 に は‑35mと‑20mに 埋 没 平坦 面 が み ら れ る.
沖 積 層 は第4図 に示 した よ うに,お お まか に 下 部 砂 礫 層,中 部 粘 土 層,上 部 砂 層 に分 け られ る.下 部 砂 礫 層 は 七 北 田 川 の 埋積 谷 に お い て‑40〜‑50m
に 堆 積 す る腐 植 質 粘 土 層,阿 武 隈 川 の 埋 積 谷 に お け る‑50〜‑80mの シル ト層 を 挾 ん で 上 ・下2層 に 分 け られ る.こ の うち,下 部 の砂 礫 層 が 直 径 数cm
か ら10数cmの 礫 を 主体 と して い る の に対 し,上 部 の砂 礫 層 は直 径2〜5cmの 小 礫 を混 入 す る 粗 粒 砂 を主 体 とす るの で 前 者 と区 別 さ れ る4).名 取 川 と七 北 田川 の埋 積 谷 で は 後 者 の 堆 積 面 は6‰ の傾 斜 を も ち,地 表 にみ られ る名 取 川 ・広 瀬 川 の 扇 状地 の砂 礫
第4図 仙 台 平 野 の 沖 積 層 断 面 図
層 に連 続 して い る.
中部 粘 土層 は,七 北 田川,阿 武 隈 川 の埋 積 谷 で10
〜30mの 層 厚 を 示 す が名 取 川 の埋 積 谷 で は5m以 下 で あ る.同 層 はN値10以 下 の軟 弱 な粘 土 層 と して は一 連 の堆 積 物 で あ り長 谷 弘 太 郎(1967)の い う中部 粘 土 層 に 相 当 す るが,詳 し くみ る とカ キ貝 な どの貝 殻 片 を 多 量 に 混 入 す る海 成 粘土 層 と腐 植 物 を多 量 に 含 む陸 成粘 土 層 の上 ・下2層 に細 分 す る こ とが で き
る.
上 部 砂 層 は20〜30mの 層 厚 を もち,長 谷(1967) の 上部 砂 層 に 相 当 す るが,貝 殻 片 を混 入 す る海 成 砂 層 と貝 殻 片 を 含 まな い 淘汰 の 良好 な細 〜 中粒 砂 層 に 2分 され る.ま た 同層 は,し ば しば河 床 砂 起 源 と思 わ れ る粗 粒 砂 層 を レ ンズ状 に挾 む.
さ らに 後 述 す る よ うに,内 陸 部 の 地 表 直 下 に は腐 植 物 を 多 量 に 混 入 す る粘 土 層 が 堆 積 して お り,こ れ
を含 めて 仙 台 平 野 の 沖 積 層 は 堆積 物 の粒 度.堆 積 物 中 の 貝 化 石 や 腐植 物 の多 少 に よ り8層 に細 分 す る こ とが で き る.本 論 文 で は こ れ らを,下 位 か ら沖 積 層 基 底 礫 層(BG),下 部 シ ル ト ・粘 土 層(La),下 部 砂 礫 層(Lb),中 部 陸 成 シル ト.粘 土 層(Ma),中 部 海 成 シ ル ト ・粘 土 層(Mb),上 部 海 成 砂 層(Ua),上 部 陸 成 砂 層(Ub)お よ び 最上 部 陸 成 シル ト.粘 土層(UC)
と呼 ぶ こ とに す る(第1表).
第5図A, B, Cは それ ぞ れ,ほ ぼ 七北 田川(V‑V'), 名取 川(W‑W')お よび 阿 武 隈 川(X‑X')の 各 埋 没 谷 に沿 う断 面 で あ る.七 北 田 川 埋積 谷 で は沖 積 層 基 底 礫 層(BG),下 部 シ ル ト ・粘 土 層(La),下 部 砂礫 層(Lb)か らな る下 部 の砂 礫 層 は内 陸 に 向 って 高度 を 増 し,La層 は現 海 岸 線 か ら約8km地 点 で 消滅 す る.中 部 陸 成 シ ル ト ・粘 土 層(Ma)は 陸 側 へ 向 っ て 層 厚 を増 し,内 陸 部 で は 最 上 部 陸 成 層(Uc)に 連 続 第1表 仙 台平 野 に お け る沖 積 層 の 層 序 区 分
第5図 各 埋 積 谷 の 沖 積 層
す る.中 部 海 成 シ ル ト.粘 土 層(Mb)と 上 部 海 成 砂 層(Ua)か ら成 る海 成 層 は海 側 で は現 海 水 準 下‑30 mか ら現 海 水 準 付 近 まで 連 続 的 に堆 積 す るが,内 陸
に 向 か って 薄 くな る くさび 状 の断 面 を 呈 す る.く さ び の 先 端 は,海 岸 線 か ら約8km地 点 に あ り,深 度 は現 海 水 準 下5mで あ る.
名 取 川 の 埋 積 谷 で は 下 部 シル ト ・粘 土 層(La)を 欠 き,他 の 埋 積 谷 に比 較 して 砂 礫 層 が 厚 い.海 成 層 (Mb・Ua)は,く さ び状 の断 面 を も ち,そ の 先 端 は 現 海 岸 線 か ら約5km地 点 に あ り,深 度 は 現 海 水準 下 約7mで あ る.
阿 武 隈 川 の埋 積 谷 で は基 盤 の深 度 がほ か の 埋 積 谷 に比 べ て深 く,海 岸 線 付 近 で‑80mを 越 え る.
‑60m以 深 に 堆 積 す る 厚 い 下 部 砂 礫 層 は‑65〜
‑80mの 砂 ・粘 土層 を 挾 ん で,‑80m以 深 に堆 積 す る直 径 数cm〜10数cmの 礫 層 と,上 部 の小 礫 を 混 入 す る粗 粒 砂 層 とに分 け られ る.他 方,海 岸 線 か ら 約10km内 陸 の 白 石 川合 流 点地 下30mに も腐 植 質
粘 土 層 がみ ら れ,こ れ を 挾 ん で2層 の砂 礫 層 が堆 積 してお り,そ の 層 相 か らそ れ ぞ れ下 流 の下 部 砂 礫 層 に連 続 す る も の と考 え られ る.内 陸部 の腐 植 質 粘 土 層 か ら15,800±350yrBP(Gak‑3374)の 年 代 が得 ら
れ て い る(若 生, 1972)こ とか ら,海 岸 付 近 で‑80m 以 深 に堆 積 す る基 盤直 上 の 砂 礫 層 を 沖 積 層基 底 礫 層
(BG)と して 良 い もの と思 わ れ る.し た が って,阿 武 隈 川 の 埋積 谷 は,他 の埋 積 谷 に 比 べ,谷 底 深 度 が 大 きい が,層 序 は他 の埋 積 谷 と同 様 で あ り,こ こで も海 成 層(Mb・Ua)は,く さ び状 の断 面 を もつ.阿 武隈 川 本流 に沿 う断 面(第5図D)で は海 成 層 の分 布 は 河 口か ら約20km地 点 に まで遡 り,最 内 陸 で の海 成 層 の 堆 積深 度 は現 海 水 準 下 約10mで あ り,そ の 上 部 は 厚 い陸 成 堆積 物 に よ り覆 わ れ てい る.
2)沖 積 層 の 堆積 環境
これ まで井 関(1962, 1975)に よ り沖 積 泥 層,沖 積 上 部 砂 層 と して 区分 され て い た層 準 は,仙 台 平 野 に お いて は 陸 成 ・海 成 とい った堆 積 環 境 の違 いか ら, 77
そ れぞ れ2層 に細 分 され る(第1表).こ こで は新 た な 細分 結 果 に も とつ い て 仙 台 平 野 の沖 積層 の堆 積 環 境 を検 討 して み た い.
BG層 は 前述 の よ うに 沖 積 層基 底礫 層 で あ る.下 部 シル ト ・粘 土 層(La)は,そ の 上.下 の砂 礫 層 に 比 較 して相 対 的 に 細 粒 な 堆積 物 か ら な り,BG層 堆 積 後 の海 進 の影 響 が 考 え られ る5).下 部 砂礫 層(Lb) は 直 径2〜5cmの 小 礫 を含 む 砂 礫 層 で あ り,そ の堆 積 面 の傾 斜 は6%前 後 で あ り,扇 状地 性 の堆 積 物 と 考 え られ る.:La層 堆 積 後 一 時 的 な海 退 あ る い は 土 砂 供 給 の 急 増 を考 え る こ とが で き よ う.
中部 陸 成 シル ト ・粘 土 層(Ma)は 腐 植 物 を多 量 に 含 む 粘 土 層 で あ り,そ の直 上 を海 成 層 にお お わ れ て い る こ とか ら海 岸 線 背 後 の湿 地 性 の堆 積 物 と考 え ら れ る.阿 武 隈 川 埋 積 谷 中 の 現 海 水 準 下37mの 同層 堆 積 物 か ら9,280±190yrBP(TH‑360)の 年 代 値 が 得 ら れ て い る.
中 部 海 成 シル ト ・粘 土 層(Mb)は カ キ貝殻 を多 量 に 混入 す る海 成 粘 土 層 で あ る.長 谷(1967)は 同層 か ら産 出 した貝 化 石 を検 討 し,同 層 の堆 積 環 境 を半 淡 半 鍼 水 の陸 域 の影 響 が強 い内 湾 で あ る と推 定 して お り・ また,直 下 のMa層 が湿 地 性 の 堆 積 物 で あ る こ と,直 上 のUa層 下 部 には 一 部 に飛 砂 と思 わ れ る淘 汰 の良 い 中粒 砂 が 認 め られ る こ とな どか ら,Mb層 は バ リア と して の砂 州 に守 られ た 潟 湖 堆 積物 と考 え られ る.
上 部 海 成砂 層(Ua)は,浅 海 性 の貝 化 石(Okutsu, 1963)を 多 く含 む 中 〜粗 粒 砂 層 で あ り,堆 積 物 の 粒
度 分 析6)の結 果,平 均 粒 径,淘 汰 度,歪 度 は そ れ ぞ れ0〜1.2φ, 0.8〜1.2, ‑0.1〜‑0 .7の 値 を示 し, 浅 海 底 の堆 積 物 と同様 の粒 度 組 成7)を示 す こ と か ら も,同 層 は海 浜 〜浅 海 底 の堆 積 物 と考 え られ る.ま た 上述 の よ うにUa層 下 部 はMb層 と同時 異 層 の関 係 に あ る砂 州 の堆 積 物 と 考 え ら れ る.長 谷 弘 太 郎 (1967)は,本 論 文 に お け るUa層 とUb層 を 一 括 し て 上部 砂 層 と し,こ れ を 縄 文海 進以 降 の海 退 時 の堆
積 物 と した が,筆 者 はUa層 下部 は海進 の堆 積 物, Ua層 上 部 お よびUb層 は ,み かけ上の海退時8)の堆
積 物 と考 え る.
上 部 陸 成 砂 層(Ub)は 貝 殻 を 含 まな い 中 〜細 粒 な 砂 層 で あ る.阿 武 隈 川左 岸 に お け る 同層 の堆 積 物 は, 平 均 粒径,淘 汰 度,歪 度 が そ れ ぞ れ1.3〜1.8φ, 0.4
〜0.6, ‑0.05〜+0.1の 値 を 示 し仙 台湾 岸 の海 浜 に お け る海 浜 〜風 成 砂 と同様 の 粒度 組 成9)を示 す こ と か ら,同 層 は海 浜 〜海 浜 背 後 の堆 積 物 と考 え られ る .
最 上 部 陸 成 シ ル ト ・粘 土 層(Uc)は 内陸 部 ほ ど厚 く,一 部 で は10mに も及 ぶ 泥 炭 層 を形 成 して お り, 地 表 の 後 背 湿 地 を 構 成 す る粘 土 層 で あ る.同 層 は 一 部 に 河床 〜 自然 堤 防 砂 と思 わ れ る粗 粒 砂 を レン ズ状 に挾 む.
細 分 され た 各 層 は 以 上 の様 な堆 積 環 境 が考 え られ , と くにMa‑Mb‑Ua下 部 は,低 湿 地‑潟 湖 底‑砂 州 とい う同時 異 層 の関 係 に あ る と考 え られ る.
III仙 台 平 野 の 形 成 過 程
1)海 水 準 変 動
臨 海 沖 積 層 の堆 積 過 程 は 海 水 準 と密 接 な 関 係 が あ り,海 岸 平 野 の 形 成 過 程 を 論 ず るた め に は,は じめ に 仙 台 平 野 に お け る後 氷 期 の海 水 準 変 動 を明 らか に して お く必 要 が あ る.
仙 台 平 野 の海 水 準 変 動 は 小 元 ・大 内(1978)に よ り 報 告 され て い るが,小 元 らの報 告 は現 海 岸 線 か ら約
6km内 陸 に あ る仙 台市 小 鶴 にお け るひ とつ の 沖 積 層 露 頭 か ら得 ら れ た年 代 試 料 を 中 心 に海 水 準 変 動 を 復 元 して お り,こ れ に も とつ い て平 野 全 体 の地 形 発 達 を 論 じ る こ とは で き な い と考 え る.筆 者 は 仙 台 平 野 全 般 に わ た り14C年 代 資 料 を得,こ れ に 小 元 らが 示 した年 代 測 定 結 果 を 加 え,改 め て海 水 準 変 動 曲 線 を 描 い た(第6図).
本 地 域 で は,旧 海 水 準 を直 接 示 す年 代 試 料 は 少 な く,採 取 試 料 の種 類 や 産 出 状 態 か ら旧海 水 準 の相 対 的 な位 置 を推 定 す る こ とが で きる のみ で あ り,今 回 78
第2表 調 査 地 域 の14C年 代 資 料
は各 年 代 試 料 か ら判 断 され る 旧海 水 準 の上 限 ・下 限 (第6図 の2本 の線)を 設 定 す る の み と し た.な お 14C年 代 試 料 の産 出状 況 お よび測 定 結 果 は第2表 に 一 括 して示 した.
阿 武 隈 川 埋積 谷 に お い て,現 海水 準 下37mか ら 採 取 され たMa層 中 の 腐植 物 か ら9,280±190yrBP
(TH‑360)の 年 代 が得 られ,ま た仙 台平 野 と同 じ く 仙 台湾 に面 す る石 巻 平 野 に て,現 海 水 準 下28mか
ら産 出 した 貝 殻 片 の 年 代 が8,240±210yrBP(TH
‑485)で あ り,最 終 氷期 最 盛 期 以 降 上 昇 を 続 け て い た 海 水準 は 約9,300年 前 に は‑40m付 近 に,約 8,300年 前 には 一28m以 浅 に達 して い た と 考 え ら
れ る.そ の 後 海 水 準 は 約7,500年 前 に‑7m付 近, 約6,500年 前 に は‑4m付 近 と しだ い に そ の上 昇 速 度 を緩 めな が ら上 昇 を 続 け た.仙 台 平 野 に み られ る 3列 の浜 堤 列(松 本, 1977)の うち,最 内 陸 の浜 堤 に お い て地 表 か ら約3m(現 海 水 準 か ら+0.9m)に お
け る海 浜 砂 層 中 の 貝 殻 か ら4,470±120yrBP(TH‑
79
第6図 仙 台 平 野 に お け る相 対 的 海 水 準 変 動 曲 線10)
373)の 年 代 が得 ら れ,約5,000年 前 には,海 水 準 は ほ ぼ 現 在 と同 レベ ル に達 して いた と考 え られ る.ま た,浜 堤列 間 の 湿 地 に お い て現 海 水 準 下1m付 近 の 泥 炭 の 年 代 が2,960±110yrBP(TH‑353)〜1,790
±100yrBP(TH‑224)を 示 し,約3,000年 か ら2,000 年 前 に 海 水 準 が 一 時 的 に現 海 水 準 下 に 低 下 した こ と が考 え られ る.仙 台 平 野 に お け る海 水 準 変 動 の傾 向 をみ る と,約8,000年 前 以 前 の急 上 昇 期,約8,000 年 前 か ら5,000年 前 に か け て の上 昇 速 度 低 下 期,そ
して 若 干 の 微 変 動 は 認 め ら れ る もの の 約5,000年 前 以 降 の相 対 的 な 安定 期 に 区分 す る こ とが で き よ う.
2)海 域 変 化 か らみ た仙 台平 野 の形 成 過 程 沖 積 層 の断 面 を水 平 な面 で切 っ た場 合,陸 成 層 と 海 成 層 の 接 点 は,か つ ての 陸 域 と海 域 が 接 す る海 岸 線 の 位 置 を お お まか な が ら示 す もの と考 え られ る.
海 岸 線 の位 置 は,海 水 準 高 度 と と もに沖 積 層 の層 相 変 化 を支 配 す る重 要 な要 因 で あ る.し た が って 後 氷 期 の海 岸 線 位 置 変 化 を明 らか にす る こ とは,海 岸 平 野 の発 達 過 程 を よ り詳 細 に 復 元 す るた め に重 要 な こ
と と考 え る.
七 北 田 川 の 埋 積 谷(第5図A参 照)で は,海 水 準 が
‑30mに 達 す る約8
,800年 前 に現 海 岸 線 直 下 に お い て 潟 湖 と して の海 域 が 侵 入 し,海 水 準 が‑20m
を越 え る約8,500年 前 に は,海 水 準 の上 昇 と とも に 砂 州 が 陸 側 へ 移 動 して 海浜 〜浅 海 性 の砂 層(Ua)が 堆 積 した.海 水 準 が‑5mに 達 した約7,200年 前 に は海 岸 線 は現 在 の海 岸 線 か ら約8km地 点 まで 侵 入 し,こ の 断 面 にお け る海 域 の 広 が りは最 大 とな っ た.
しか し,海 岸 線 の後 退 が認 め られ る の は こ の時 まで で あ り,海 水 準 が‑5m以 浅 に な る と,海 水準が上 昇 傾 向 に あ りな が ら も陸 側 か らの 土 砂 に よ り海 域 は 徐 々 に 埋 め 立 て られ,海 岸 線 が 前進 を 開始 し,現 在 に至 った もの と考 え られ る.
同様 に名 取 川,阿 武 隈 川 の埋 積 谷 の 現海 岸 線 直 下 にお け る海 域 の侵 入 は,そ れ ぞ れ 海 水準 が‑25m , ‑50mに 達 す る約8,600年 前, 9,000年 前 以 前 で あ り,海 水 準 の上 昇 に伴 う海 域 の拡 大 は そ れ ぞ れ 海 水 準 が‑7m, ‑10mに 達 す る 約7,500年 前,約 7,900年 前 に 最 大 とな った.そ の 時 の海 岸 線 は そ れ ぞ れ現 海岸 線 か ら4km, 20km内 陸 の地 点 に あ った と推 定 され る.な お阿 武 隈 川 支 流 の 白石 川 沿 い で は , 海 水 準 が‑7mに 達 す る約7,500年 前 に海 岸 線 が最 も後 退 して お り,そ の 位 置 は現 海 岸 線 か ら約12km で あ り,こ の 頃 の阿 武 隈 川沿 い の地 域 は奥 深 い 入 江 状 に な って い た と考 え られ る(第5図B, C, D参 照) . 七 北 田,名 取,阿 武 隈 の各 埋 積 谷 にお け る海 域 の最 拡 大 範 囲 は,長 谷 弘 太 郎(1967)が 示 した拡 大 範 囲 と 水 平 的 な 位 置 に お い て は 一致 す る が,長 谷 は,そ れ に対 応 す る海 水 準 高 度 を現 在 の レベ ル よ り数m高 か っ た と して い る点 で筆 者 の 考 え と異 な る.
次 に,ボ ー リング 資 料 を 詳細 に 検討 し,仙 台 平 野 全体 で の 海域 変 化 を 復 元 し第7図 に示 した.こ の 場 合 の海 域 復 元 は,Mb層 の分 布 限 界 を も とに 行 な っ た も の で,こ こ で い う海 域 は 潟 湖 を含 む.仙 台湾 の 海 底 に は深 度140〜150mに 傾 斜 の 遷急 点 が認 め ら
80
第7図 仙 台平 野 の 海 域変 化
れ,そ の位置 を最終氷期最盛時の海岸線の位置 とす れば,当 時 の海岸線 は現在 よ り約60km沖 合 に位置 していた と考 え られ,そ の後 の海水準 の上昇 により 海岸線 が急速 に後退 した もの と考 えられる.仙 台平 野 で最 も早 く海域 の侵入 があったのは現在 の阿武隈
川 河 口付近 で あ っ た.海 水 準 が‑10mに 達 す る頃 に な る と,阿 武 隈 川 に沿 っ て海 域 が 現 海 岸 か ら約20 km地 点 ま で侵 入 して い る の に対 し,名 取 川 沿 い で
は海 岸 線 の後 退 量 が小 さい 。名 取 川 付 近 で は堆 積 の 場 の 容 積 に 対 して 土砂 の供 給 量 が多 い た め と考 え ら
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れ る.海 水 準 が や が て‑5mに 達 す る と,仙 台平野 は 各 地 で 拡 大 をは じめ,名 取 川 沿 い で は す で に現 在 の海 岸 線 付 近 まで 陸 地 が拡 大 して お り,阿 武 隈 川 沿 い で は‑10mの 海 水 準 の 時 期 よ りも約10kmも 海 岸 線 が 前 進 して い る.こ れに 対 し七 北 田 川 沿 い で は 顕 著 な海 の 後 退 は まだ 認 め られ な い.
3)仙 台 平野 の拡 大
池 田(1964)は,海 岸 線 の前 進 ・後 退 は 海 水 準 変化 速 度 と海 底 埋 積 速 度 との 関 係 に よ り決定 され る と し た.つ ま り,海 水 準 上 昇速 度 が相 対 的 に海 底 埋 積 速 度 を上 ま わ れ ば海 岸 線 は後 退 し,逆 の場 合 には 前 進 とな る.こ の こ とは海 水 準 が 上 昇 傾 向 に あ る場 合 で も陸 側 か らの 土 砂 供 給 量 が 相対 的 に そ れ を上 ま わ れ ば,結 果 的 に 海岸 線 は前 進 し,み か け上 の海 退 が生 ず る こ とを意 味 して い る.仙 台平 野 に お い て は,約 8,000年 前 以 降,海 水 準 が上 昇 傾 向 に あ るに も か か わ ら ず各 地 で海 岸 線 が 前 進 し,平 野 が拡 大 を開 始 し た こ とが 認 め られ た.こ れ は 約8,000年 前 以 降,陸 側 か らの 土砂 の供 給 に よる海 底 埋 積 速 度 が相 対 的 に 海 水 準 上 昇 速 度 を上 ま わ っ た こ とを意 味 し,こ の 原 因 と して,仙 台 平 野 にお け る 約8,000年 前 か ら約 5,000年 前 にか け て の 海水 準 上 昇速 度 の鈍 化 を 考 え る こ とが で き る.
海 域 の拡 大 か ら平 野 の拡 大 に転 ず る主 た る原 因 が 海 水 準 上 昇 速 度 の鈍 化(漸 減)に あ る もの とす れ ば, 土 砂 供 給 量 とそ の埋 積 す べ き容 積 の大 小 に よ り,平 野 が縮 小 か ら拡 大 に 転 ず る転 換 期 は 地域 的 に 時間 の ず れ が生 ず る は ず で あ る.つ ま り土 砂 供 給 量 が埋 積 すべ き容 積 の割 に小 さい地 域 で は海 水 準 上 昇 速度 が 小 さ くな ら な け れ ば海 岸 線 を前 進 させ る こ とは で き な い が,土 砂 供 給 量 が 埋 積 す べ き容 積 に対 して大 き け れ ば海 水 準 上 昇速 度 が大 きい 時期 に も十 分 に海 岸 線 を前 進 させ る こ とが で き る と考 え る.し たが って 海 水 準 上 昇 速 度 が第6図 の様 に徐 々 に鈍 っ て きた も の で あ れ ば,土 砂 供 給 量 が 多 い 地 域 で は 早 い 時 期 に, 土 砂 供 給 量 が少 な い 地 域 で は 海 水 準 上 昇 が ほ ぼ 横 ば
い に な る約5,000年 前 頃 に転 換 期 を迎 え る もの と考 え られ る.阿 武 隈 川 沿 い で は海 水 準 が‑10mに 達 す る約7,900年 前 に,名 取 川 沿 い で は 一7mに 達 す る約7,500年 前 に,ま た 七 北 田 川沿 い で は‑5mに 達 す る約7,200年 前12)にそれ ぞ れ 転 換期 を迎 え て い
る.ま た 堆 積 物 の 供 給 が ほ とん どな い南 部 の 山元 町 付近 お よび北 部 の多 賀 城 付 近 では 海 水 準 が‑5mよ
り高 くな る時 期 にお い て もな お も海 岸線 の後 退 が継 続 してい る.こ れ らの こ とは 上述 の考 え方 と符 合 す る と考 え られ る.
井 関(1972)は,内 外 の報 告 を総 括 し,世 界 的 に も4,500年 〜5,000年 前 頃 か ら海 岸 平野 が急 速 に 拡 大 して い る こ とを 指 摘 し,そ の 原 因 と して海 水 準 の 一 時 的 な低 下 を あげ て い る.仙 台平 野 の 場 合 も約 4,000年 前以 降 海 面 の 一時 的 低 下 が 認 め ら れ,こ の 時期 に平 野 が急 速 に拡 大 した と考 え られ る.こ の よ うな海 面 の絶 対 的 な低 下 は 海 岸 線 を 急速 に前 進 させ る直 接 的 な 原 因 と して 重 要 で あ る が,陸 側 か らの 土 砂 供 給 を 考 え る と,必 ず しも海 面 が低 下 しな くと も 海 岸 平野 は拡 大 す る も の と考 え る.
IVま と め
(1)海 岸 平野 の地 形 発 達 とい う観 点 か ら仙 台 平野 の 沖積 層 を以 下 の様 に細 分 した.
沖 積 層 基 底 礫 層(BG):直 径5〜30mmの 小 礫 を 主 とす る砂 礫 層 で あ り,時 に100mmを 越 え る礫 を 含 む.基 盤 岩 直 上 に 堆 積 して お り, 15, 800yrBPよ
り古 い 時 期 の 堆積 物 で あ り,井 関(1975)の 沖 積 層基 底 礫 層 に対 比 され る.
下 部 陸 成 シ ル ト ・粘 土 層(La):最 終 氷 期 以 降 の 海 水 準 上 昇 途 上 の 堆 積 物 で あ り,堆 積 年 代 は15,800 yrBP前 後 で あ る.
下部 砂 礫 層(Lb): BG層 とは堆 積 時 期 を異 に し, 小 礫 を 主体 とす る扇 状 地 性 の砂 礫 層 であ り,堆 積年 代 は15,800yrBP以 後, 9,280yrBP以 前 で あ る.
中部 陸 成 シ ル ト ・粘 土 層(Ma):海 岸 線 背 後 の堆
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積 物 で あ り,阿 武 隈 川 河 口付 近 で 同層 の堆 積 年 代 は 9,280yrBP前 後 で あ る.
中部 海 成 シ ル ト ・粘 土 層(Mb):バ リア と して の 砂 州 に守 られ た 潟湖 性 堆積 物 で あ る.
上 部 海 成 砂 層(Ua):Ma層, Mb層 と同 時 異 層 の 関 係 に あ り,こ の層 下 部 は砂 州 が海 水 準 の 上 昇 とと も に陸 側 へ 移 動 し,堆 積 した部 分 で あ り,上 部 は そ の 後 の海 域 の侵 入 ・後 退 時 の浅 海 底 の 堆 積 物 で あ る.
上 部 陸 成 砂 層(Ub):海 浜 〜海 浜 背 後 の風 成 砂 か ら成 り,層 厚3m以 下 で淘 汰 の 良 い砂 層 で あ る.
最 上部 陸 成 シ ル ト ・粘 土 層(Uc):海 岸 平野 の後 背 湿 地 の 堆積 物 で あ り,部 分 的 に 自然 堤 防 や河 床 の 砂 質 堆積 物 を 挾 み,内 陸 部 で は下 位 のMa層 と連 続
して い る.
(2)仙 台平 野 周 辺 で の海 水 準 変 動 は,約8,000年 前 以 前 の急 上 昇 期,約8,000年 前 か ら約5,000年 前 に か け て の上 昇 速 度 低 下 期 お よび約5,000年 前 以 降 の安 定 期 に区 分 され る.
(3)仙 台 平 野 の後 氷 期 の海 域 変 化 は第7図 の様 に 復 元 さ れ る.海 水 準 が‑10mに 達 す る 約7,900 年 前 に海 が最 も拡 大 し,そ の後 は海 水 準 が 上 昇 傾 向 に あ る に も か か わ らず,陸 側 か ら の堆 積 物 供 給 に よ る海 底 埋 積 速 度 が海 水 準 上 昇 速 度 を上 まわ り,平 野 は拡 大 に転 じた もの と考 え られ,海 水 準 高 度 の最 高 期 と海 域 拡 大 の極 大 期 は必 ず しも一 致 す る とは い え な い.
(4)海 域 の拡 大 か ら平 野 の拡 大 に転 ず る原 因 と し て,約8,000年 前 か ら約5,000年 前 にか け て の 海 水 準 上 昇 速 度 の低 下 が考 え られ る.阿 武 隈 川,名 取 川 お よび七 北 田川 沿 い の地 域 にお け る平 野 の 拡 大 は, そ れ ぞ れ海 水 準 が‑10m, ‑7m, ‑5mに 達 す る 約7,900年 前,約7,500年 前,約7,200年 前 に 開 始 さ れ,海 岸 平 野 の拡 大 開 始 の時 期 は,埋 積 す べ き容 積 に対 す る土 砂 供 給 量 の多 少 に よ り時 間 的 な ず れ が 生 ず る も の と考 え ら れ る.
本論をま とめるにあた り終始御指導いただいた東北大 学名誉教授,(現 駒沢大学教授)西村嘉助先生に深 く感謝 いた します.
(投稿1980年7月5日) (受理1980年12月6日) 注
1)こ こで は,地 表 面 か ら基 底 礫 層 下 底 まで の 深 さ を も って 沖積 層 の厚 さ と した.
2)現 在 は形 成 され て お らず,名 取 川.広 瀬 川 は, これ を わ ず か に下 刻 して い る.
3)流 量 の観 測 地 点 は,名 取 川 は 支 流 の 広 瀬 川 との 合 流 点 か ら上 流 側1.5km地 点,広 瀬 川 は 合 流 点 か ら上 流 側1.8km地 点 に あ る.ま た 阿 武 隈 川 に お い て は,河 口か ら4km地 点 に 流量 観 測 地 点 が あ り,各 数 値 は建 設 省 河 川 局 発 行 の流 量 年表(昭 和52年)に よ る.
4)名 取 川 埋 積 谷 で は 上 ・下 の 砂 礫 が一 体 とな って い る.
5)La層 は阿 武 隈 川河 口付 近 直 下で 一 部 に 貝 殻 片 を 含 む 部 分 が あ り,BG層 堆 積 後海 進 が一 時 的 に 少 な く と も現 在 の 阿武 隈 川 河 口付 近 ま で及 ん だ と 考 え られ る.
6)粒 度 分 析 は1/2φ 間隔 で行 な い,各 統 計 指 標 値 はFriedman(1961, 1967)が 示 した積 率 法 を用 い て 算 出 した.
7)松 本(1980)に よる.
8)海 水準 の低 下 に よら な い海 域 の 後 退.
9)7)に 同 じ.
10)本 論文 で は 沖積 層 の圧 密沈 下 につ い て は 考 慮 し てお らず,こ の様 な地 盤 変 動 が 多 少 含 まれ て い る と考 え る.
11)各 年代 値 は第6図 か ら読 み 取 った 値 で あ り,今 後 年 代 試料 の増 加 につ れ て 若 干 の 修 正 が あ り う る.
12)現 時点 にお い て,海 成 層 の 最 内陸 地 点 か らは 年 代 試 料 を得 てお らず,各 地 域 の 転 換 期 に対応 す る 年 代 値 は,第6図 か ら読 み 取 っ た値 で あ り,必 ず し も正確 な もの とは い え ない が,今 後,試 料 蓄 積 を 待 ち,よ り確 実 な もの に して ゆ きた い.
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SEA-LEVEL CHANGES DURING THE HOLOCENE AND
GEOMORPHIC DEVELOPMENTS OF THE SENDAI COASTAL
PLAIN, NORTHEAST JAPAN.
Hideaki MATSUMOTO*
The Sendai coastal Plain is located on the Pacific side of northeastern part of Honshu Island, extending about 50km long from north to south and 10 km wide from east to west. In this paper, the author studied the structure of alluvial formations and deposi tional processes of the Sendai coastal plain based on the analysis of boringlogs, radiome tric datings and field survey. A curve of sea-level changes during the Holocene was restored and the geographical changes of shorelines were considered for the last 10, 000 years.
The Holocene sea-level change in the Sendai region is summarized as follows. The rapid rise of sea-levels continued until 8,000 yr BP and then rate of rising became slower.
The sea-level reached nearly the present level at 4,500 yr BP. Since then, it has been rather stable with slight fluctuations (Fig. 6).
The Sendai coastal plain is consisted of alluvial formations ca. 60m in thickness which are clearly divided into two [kind of sediments; marine or terrestrial in origin(Fig. 5).
Based on the boundary surface between these two sediments, the geographical changes of shorelines during the Holocene is restored as follows(Fig. 7).
(1) By the period when the sea-level reached about 30m below the present one(ca.
9, 000 yr BP), the sea invaded landward and it passed the location just below the present shoreline in some places. This transgression continued until about 8, 000 yr BP.
(2) After the period when the sea-level reached about 10m below the present one(ca.
8,000 yr BP), the Sendai coastal plain stopped decreasing in extent and began to expand seaward by filling up the shallow sea with terrestrial sediments, although the sea-level was still rising(ca. 8,000 yr BP-4,500 yr BP).
(3) Following the former period, the shoreline continued to progress seaward inter mittently and reached the present position for the period from 4,500 yr BP to the present.
The author emphasized that the period of the highest sea-level in the Holocene and that of the maximum areal extent of the sea did not coincide with each other in time. This time-gap is considered to depend on the conditions of the amount of loads supplied from nearby rivers. The beginning time of a seaward expansion of the coastal plain was earlier in the area supplied with larger amount of loads than in the area with smaller amount.
Geographical Review of Japan 54‑2 72〜85 1981 *Graduate student
, Tohaku University
