[M-IS16] 津波堆積物

[MIS16-P01] 古津波痕跡の内陸方向追跡に向けた元素マッピング分析による砂粒子の検出

*中西 諒¹、芦 寿一郎¹、相澤 正隆²、成瀬 元³ (1.東京大学大気海洋研究所、2.琉球大学、3.京都大学)

キーワード：津波堆積物、ディープニューラルネットワーク、SEM-EPMA

津波堆積物の分布は過去の浸水範囲を知る上で重要である。しかしながら，2011年東北沖地震の津波では砂質・泥質堆積物の分布は浸水範囲に対して60–90%の領域に限られていたことが知られている（Abe et al., 2012, Sediment. Geol.）．また，層厚が数mmの砂・泥層は堆積後の擾乱や風化によって保存されない可能性が高く，砂層の分布は実際の津波浸水範囲とは乖離していると考えられる．本研究では保存ポテンシャルが高いと考えられる鉱物粒子を対象として，砂層検出限界より内陸側において肉眼では観察できない津波痕跡の検出を試みた．
　調査対象地は北海道太平洋沿岸のえりも町百人浜とした．先行研究においては過去4000年間の津波履歴が明らかにされており，17世紀（S1層）と12世紀の砂質津波堆積物（S2層）の分布が報告されている（Nakanishi et al., 2022, G-cubed）．S2層はS1層と10世紀の火山灰層（B-Tm）に挟まれており，識別が容易であることから，この津波堆積物層を研究対象とした．
　野外調査では，S2層が目視でせん滅する地点（海岸から1000m）から150m内陸までを5–10m間隔でジオスライサーによってサンプリングを行った．採取したサンプルではS2層が存在すると推定されるS1層とB-Tm層間の泥炭層について研磨片を作成し，SEM-EPMA分析によって元素マッピングと砂粒子の点分析を行った．その結果， S2層準には他の泥炭層には含まれていない砕屑物粒子が存在することが確認された．その鉱物組成は石英・長石（83–93%），次いで火山ガラス・岩片（6–12%）で構成されており，少量の輝石・緑簾石（3%以下）を含んでいた．S2層準の砕屑粒子の斜長石やアルカリ長石の化学組成はS2砂層の本体や海浜砂と類似しており，河川砂や火山灰層とは区別された．
マッピングデータの砂粒子像に対してImageJを用いた楕円近似を施し，短軸で代表した粒度組成を算出した．その結果，砂層がせん滅した地点から40mほどの地点までは0.08–0.12mmの粒子が確認されたものの，80m前後の地点では砂サイズの粒子がほとんど検出されなかった．この極細粒砂は海浜砂や目視できるS2層の最も細粒な成分にあたることから，運ばれ得る砂粒子としての末端の堆積物であることを示唆している．
この砂粒子が津波によって運ばれたものであるかを検討するため，FITTNUSS-DNN（Mitra et al., 2020, JGR-ES）を用いた浸水範囲の推定を行った．その結果，S2層準に対比される砂粒子の分布範囲を網羅する浸水範囲（砂層せん滅地点から30–50m）が得られたた．本研究の結果は，数十µmオーダーの分析によって肉眼で観察される砂層分布より内陸まで津波痕跡の追跡が可能であることを示している．