下北半島海浜湖沼群の底質堆積物に挟在する津波堆積物の検出

下北半島海浜湖沼群の底質堆積物に挟在する津波堆

積物の検出

著者

箕浦 幸治

下北半島海浜湖沼群の底質堆積物に挟在する

津波堆積物の検出

(課題番号05640492)

平成5年度∼平成6年度

科学研究費補助金(一般研究C)

研究成果報告書

平成10年4月 研究代表者 箕浦幸治 (東北大学大学院理学研究科教授) ㌢ も : -I , ( . ∼ . 誓 言 t l ド : J x ; p 賢 . ( , : ] ･ L J ･ f j . I ' ' ･ . ︰ ] 7線︰/.離掛*.,毎崩 Ⅴ ･ L 1 3 ' ･ , . ィ .

下北半島海浜湖沼群の底質堆積物に挟在する

津波堆積物の検出

(課題番号05640492)

平成5年度∼平成6年度

科学研究費補助金(一般研究C)

研究成果報告書

平成10年4月 00010132225

｣二二二

研究代表者 箕浦幸治 (東北大学大学院理学研究科教授)

《目   次》

はじめに

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研究の体制と経費及び研究発表

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研究成果

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津波堆積物の解析

1. Tsunamidepositsina lacustrine sequence of the Sanriku

coast , northeast Japan.

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 1

2. Discovery of an ancient tsunami deposit in coastal sequences of southwest Japan: Verification of a large histric tsnami

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 3. Tsunami sedimentation associated with the 1992

Kamchatka earthquake

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

4. Sequence of sedimentation processes caused by the

1992 Flores tsunami: Evidence from Babi Island

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津波堆積物の解説

1. Tsunami mitigation and risk assesment

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2.津波堆積物

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3.地中海文明と津波

･8 ･15 ･22 ･32

はじめに

海浜環境の開発は時に大規模な施設群(例えば,石油備蓄基地や原子力発電所あるいは 核廃棄処理施設など)の構築を伴うことがある･従って,津波を予測し更にその規模を推 定する試みは･海岸防災上極めて重要である･しかし,津波の発生に関する物理学的な現 象は未知の領域である･現状では･理論形成の基礎となる発生周期や湖上に関する海岸工 学的資料の収集が,津波研究の主要な作業となっている･然るに,その拠り所である歴史 記述には地域や時代の制約があって,津波襲来に関して充分な知識が得られているとは言 い難い･申請者はこれまで･国内外の海跡湖沼や海岸平野で津波堆積物の検出を試み,多 くの成果を得てきた･例えば･仙台平野では過去3,000年間に約800年の周期で4度の巨 大津波が潮上した事実を兄い出し,津軽や益田では伝説の大津波襲来の実態を明らかにす ることができた･インドネシア･ギリシア･トルコ･ロシア等の国外では,現地の研究機 関と共同で津波調査を行い･得られた成果を国際誌に発表してきた.我が国で最も津波被 害の多い三陸の沿岸には古くより度々津波が押し寄せており,その都度大きな災害が発生 した歴史記録が残されている･しかし,過去の津波に関して札せいぜい数100年間の限 られた歴史資料により断片的に理解されているに過ぎない･更に時代を遡った津波に関し ては,西南日本沿岸やエーゲ海域を除いて,全く不明である. 本研究では,下北半島の最北部に位置する大沼に於いて採取した底質柱状堆積物を, 堆積学的及び地球化学的に検討した･その結果,計13層の津波堆積物の挟在を確認する ことができた･鉛同位体法(210pb)を用いた年代決定と古文書記述の解読により,これ らの津波痕跡は過去250年間に三陸に襲来した中∼大規模津波の全てを記録していること が明らかになった･この研究と平行して,申請者が中心となって国際学術調査隊を編成し, カムチャツカ半島で津波堆積物の調査を行った･この調査により, 20世紀最大の津波の 一つである1923年カムチャツカ津波の湖上過程を明らかにすることができた.この津波 は積雪期に発生しており･塩害により海岸の植生は壊滅的な被害を被った事実が,ソ連邦 シベリア管区行政官記録に残されている･堆積物にもその痕跡が残されており,津波湖上 に伴う森林の破壊は内陸部5km以上にまで及んでいる･下北半島での調査は陸上にも拡 張して行い･これによって数km2規模の枯死林の存在を確認することができた.火災や虫 害に依る森林破壊ではなく,別の原因が推定された.森林枯死の形態は, 1923年カム チャツカ津波の場合と酷似していた,しかし･研究期間が終了する平成6年度までに,森 林枯死の原因を明らかにすることはできなかった. 現在下北半島では･石油備蓄基地以外に,核関連施設が大規模に建設され今後も拡 削呼定されている･これらへの最大脅威である津波災害を理解し対策を講じる上で,こ の森林破壊の原因を明らかにすることは重要である･そこで,研究費補助金交付終了後も 当地域での調査を継続し･森林枯死の原因を明らかにすることに勤めた.幸い青森県の協 力を得ることができ･平成9年夏まで現地調査と室内作業を継続した.加速器法による炭 素同位体年代測定を行ったところ,枯死は凡そ850年前であると推定された.様々な堆積 1

学的及び地球化学的検討を試みる一方,地形調査をあわせて行った.その結果,ヒバの樹 林が海水の湖上により塩害を受けた可能性を指摘することができた.土壌塩分濃度が増大 して毛根の浸透圧調整機能が損なわれ,樹木が枯死したと考えられる.ヒバの枯死林は, 標高10mの海浜から標高23mの海岸段丘の裾にかけて,主に谷地形に沿って連続して分 布する.これにより,津波は積雪期に湖上したと結論された.これらの成果は,著書｢青 森県の地質｣ (内外地図発行)に公表されている. 既述のように,下北半島では国家的事業が展開されており,施設群は何れも海岸に面し ている.従って,遠地･近地両津波の再来周期と湖上過程を,少なくとも過去数1,000年 の時間規模で理解する必要がある.この地域は歴史的に人為活動がそれ程及ばず,自然環 境の破壊が少ない.従って,人類にとって未知の現象(例えば海底地滑り或いは限石落下 など)による津波発生の痕跡も残されている可能性がある.大沼と同様の海跡湖が海岸に 沿って多数分布しており,災害と自然の両科学的側面からこれらを対象に今後も研究を発 展させて行く計画である.

研究の体制と経費及び研究発表

･研究組織 研究代表者:箕浦幸治 (東北大学大学院理学研究科教授) ･研究経費 平成4年度     1,3000千円 平成5年度 計 8000千円 2,1000千円 ･研究発表(平成5年度以降) (1)論文発表:

Minoura, K.and Nakata, T., Discovery ofanancient tsunamidepositincoastal

sequence of southewest Japan: Verification of a large histric tsunami. The

lslandArc, vol. 3, p. 66-72. 1994.

Minoura, KoJ'i, Nakaya, S.,and Uchida, M., Tsunamisedimentationina lacustrine

sequence of the Samiku coast, northeast Japan. Sedimentary Geology, vol. 89,

p. 25-31. 1994.

Minoura, K., Gusiakov, V.K., Kurbatov, A., Takeuti, S., Svendsen, J.I., Bondevik,

S.,and Oda, T., Tsunamisedimentation associatedwith the 1923 Kamchatka

earthquake. Sedimentary Geology, vol. 106, p. 145- 154. 1996.

今村文彦･箕浦幸治･高橋智幸･首藤伸夫, 1992フローレス島地震津波による堆積作用

に関する現地調査.海岸工学論文集,第43巻, p. 686-690. 1996.

Minoura, K., Imamura, F., Takahashi, T"and Shuto, N" Sequence of

sedimentation processes caused by the 1992 Flores tsunami: Evidence from Babi

Island. Geology, vol. 25, p. 523-526. 1997.

(2)口頭発表(国際会議のみ) :

Minoura, K., Gusiakov, V.G.,and Svendsen, J.Ⅰ., Effect of fdlen snow on run-up

processes of the 1923 Kamchatka Tsunami. Abstracts of the 1994 Westem pacific Geophysics Meeting (American Geophysical Union). Hong Kong, July

25-29, 1994, ll.

Minoura, K., Tsunamideposits as traces of offshore earthquakes. Proceedings of

the IntemationalWorkshop on TsunamiModelingand its Application for Coastal

zone Development. Jakarta, Indonesia, November 27, 1995, 73-85.

Minoura, K., Imamura, F., Takahashi, T.,and Shuto, N., Erosion and sedimentation by the 1992 Flores Tsunami- evidence from Babi Island. proceedings of the lntemationalWorkshop on TsunamiMitigationand Rsk Assessment. petropavlovsk-Kamchatskiy (Russia), August 21-24, 1996, 7-15.

(3)報告薯等: 箕浦幸治･Ⅴ.G.グシャコフ･J.Ⅰ.スヴェンドセン,カムチャツカ半島離水海浜層に記録さ れた歴史地震津波の痕跡.歴史地震,第9号, 135-141. 1993. 箕浦幸治,トレンチ調査による万寿津波伝説の検証.松井孝典編｢鴨島海底学術調査報告 書I｣ (東京大学) , p.48-60. 1993. 箕浦幸治,堆積物にみる万寿地震津波の痕跡.ニュートン(教育社) , vol.94, p. 110-111. 1994. 箕浦幸治,津波堆積物の分帆 創造の世界(小学館) , vol.91, p. 13-24. 1994. 箕浦幸治, 万寿津波の痕跡.松井孝典編｢鴨島海底学術調査報告書Ⅱ｣ (東京大学) , p. 107-172. 1995. 箕浦幸治,津波堆積物.地球, vol. 17,p. 54ト547. 1995. 箕浦幸治･今村文彦･高橋智幸･首藤伸夫,地中海文明と津波.地球, γol. 19, p. 574-581. 1997. 今村文彦･箕浦幸治･高橋智幸･首藤伸夫,エーゲ海における歴史津波堆積物に関する現 地調査.津波工学研究報告,第14号, p. 33-49. 1997. 今村文彦･箕浦幸治･高橋智幸･首藤伸夫最近の津波による土砂移動に関する現地調査. 津波工学研究報告,第14号, p. 89-100. 1997. 箕浦幸治,青森県の津波災害.箕浦幸治編｢青森県の地質｣ , pp.89-95･ 1998.

Bourgeois, J.and Minoura, K., Paleotsunamistudies - Contribution tomitigation

and risk assesment. Gusiakov, Ⅴ･K･ Ed･･ TsunamiMitigationand rusk Assessment. p. 1-4. RussianAcademy of Science･ 1997･

研究成果

平成4年8月,青森県下北郡東通村大沼の中央付近(図1)において･湖沼面より長さ 5mの塩化ビニール製パイプを湖底に差し込み,全長80cmの湖底泥を柱状に採取した･ 試料採取後,数カ所で水を各層で採取

図1試料採集位置

し,併せて水温と塩分を測定した. 堆積物を移動させることなく実験室 に持ち帰り,試料柱を切断した.両断 した柱状堆積物の一方は,軟Ⅹ線写真 撮影及び微化石抽出と物理量(粒度, 密度,水分)測定に利用した.残りの 柱状堆積物は直ちに暗所冷蔵し,抽出 した間隙水と弱酸溶出物に付いて分析 を行った.主な陽イオン成分はフレー ム吸光光度法で,また塩素と硫酸成 分付いてはイオンクロマトグラフ 法により,各々測定した. 堆積物は,主として有機質成分に富 む黒色の泥からなり,灰白色の薄い砂 層(1-1.5 cm)を挟在する.軟Ⅹ線写 真撮影により,柱状試料中に砂層は計 1 3枚兄い出された.何れも均一な粒度 組成の中粒砂で構成され,数層は細磯を含み,更にその内の2層の下底には火炎状の変形 構造が認められた(図2参照) ･珪藻化石の検出を試みた所,数枚の砂層から汽水∼海浜

環境を指標する種(Cocconel･s scutenum, Mastoglola sp･,助oI'chosphena spp･等)が

発見された.砂層は極めて淘汰に優れた中粒砂で構成され･他地域でのこれまでの研究か ら,これらの砂は中∼上部海浜に起源すると考えられる･据相からは･淡水性珪藻化石 (cocconds placentula)が集中して産出する･従って,砂は何らかの堆積作用により 海からもたらされたと考えられる･火炎状構造が発達することから･急激な堆積作用が推 定される.これら1 3枚の砂層を,上位より順にml∼TD13とし･産状及び堆積相の特 徴と併せて図2Aの柱状図に示してある･ 間隙水の主成分である塩素(Cl)とナトリウム(Na)及び硫酸(SO42 )の層位的変動 を図2Bに,また1N酢酸溶解成分であるカルシウム(Ca2+)とマグネシウム(Mg2+)の 4

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回

0 o.! Ul くItl :A? ://./:a :･ 1. StIrFJC8- O Bi:,-A.,i." 10 21 F!?,muc.,U,. 3l ーpebbJes 41 A granules 50 ll ヽ pebbles - &qrJntl/tS I･ fJ■〝■   70 srructure ll ⊂コAAuJロsonJ Cn 1 3 ! 7 1 ll 13rn的 cm 図2 堆積相柱状図(A)と間隙水主成分(B)及び弱酸溶存成分 30  5l Il AALIJ corLlenr 110 0/o 一二

変動を図2Cに,各々挟在する砂層の層準(矢印)と伴に示してある.図2Cには,併せ て含泥率の層位変動が描かれている.各種化学成分は,砂層が挟在する層準で増加する傾 向が強い.何れの成分も淡水中で非常に少なく,海水中に多く含まれる.汽水∼海浜環境 を指標する珪藻化石が検出され,粒度組成が海浜砂に類似し,運搬作用が急激である特徴 を考慮すると,砂層は津波によって運ばれ堆積したと結論できる. 津波堆積層が確認されたので,津波の湖上年代を推定しなければならない.堆積深度か ら類推して津波堆積層は時代的に新しく,一般的な炭素年代法が適用できな.そこで,辛 減期の短い鉛同位体210pbを堆積物から抽出し,その減衰率を利用して堆積速度を見積も り,堆積物の年代を推定した.測定結果を図3に示す. 210pb dpm/q 1.0 0.1 20 JE ∼L O 凸 40 ●

壁;了i

0 ￠m 図3 堆積物深度と210pb括量の関係.穴空き丸は見かけの堆積年代を表わす.珍 層が一瞬にして堆積したとすれば,砂の厚さを差し引くと(黒点) ,堆積層 の真の堆積速度が得られる(回帰直線).直線の回帰率は0.99と高く,黒色 泥は一定の速度で堆積したと考えられる. 210pbの放射壊変速度を0.0311/午 とすると,泥の堆積速度は0.19 cm/年と算定される. 鉛同位体法による推定堆積速度(0.19cm/年)を用いて各砂層の堆積年代を類推し, 表1の結果を得た.これにより,過去300年間に三陸沿岸に襲来した中規模以上の津波は, 最近の2例を除いて,全て記録されていることが判明した.硫酸成分の層位的変動(図 2B)から,今世紀の中頃には,海岸での砂の集積により,大沼は海から隔絶されたと考 えられる.従って,最近の2つの津波(チリ地震津波と十勝沖地震津波)が大沼に到達し 6

なかった(実際に住民により目撃された)原因は,海跡湖沼の海からの隔離に求められる･

表1推定堆積年代(左)と歴史津波年代(右)の比較

Tsunami deposists CrDl∼TD13)   Amcient tunamis andtheir

and their 210 pb dates (AD) historicalages (AD)

Tt) 1

TbkaChi′ Hokkaido May 16,1968 I m Concepcion, Chile May 22,1960 ･ ∼ l948   Tokachi, Hokkaido Mar. 4,1952 I m 1930   Sanriku, N.Honshu Mar. 3,1933 - s l905   Sanriku′ N.Honshu Jun. 5,1896 - s l887  1qulqe, Chile May 9.1877 - m

1861  Arica, Chile Aug. 13, 1868 - m

1853   Sanriku, N.Honshu Jut. 23.1856 ･ m 1843   Samiku. N.Honshu Jut. 20,1835 ･ m 1805   Sanriku, N.Honshu Jam. 7,1793 I m

1787   Urup, Kuril Jun. 29, 1780 ･ m

1772   Sanriku′ N.Honshu Dec. 16. 1763 ･ m 1769   Sanriku, N.Honshu Mar. 15, 1763 ･ m 1742   Concepcion. Chile May 25,1751 ･ m 1710   Concepcion, Chile Jut. 8,1730 - m

m a S: Tsunaml scale (m: moderate, S: severe)

以上の結束により,この研究で得られた津波検出法は,古津波の発見に極めて有効であ ることが判明した.海跡湖沼は,海岸平野に特徴的な地形であり,津波が最も及び易い位 置にある.こうした環境での底質試料は採取が容易で,今後広い応用が期待される･実際, 申請者は内外の海跡潮或いは海岸平野でこの手法を適用し,多くの実績を上げることがで きた(発表資料参照). 7 0   1   2   3 2   3   4   5   ′ 0   7 ,   8   9   1   1   1   1 D D D D D D D D D D Q D T T T T T T T T T T T T

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