[A-CG43] 陸域から沿岸域における水・土砂動態

[ACG43-P03] 源流部における粒径変化の岩種依存性: 岩盤強度と礫供給源の影響

*高橋 直也¹、石村 大輔²、太田 凌嘉^3,4、荒井 悠希¹、山根 悠輝¹ (1.東北大学、2.東京都立大学、3.中央大学理工学研究所、4.日本学術振興会特別研究員)

キーワード：粒径

河床堆積物の運搬条件は粒径に依存するため，流路の縦断・横断形状の空間分布や発達過程を理解するうえで，縦断方向の粒径変化を理解することは重要である．粒径は，磨耗・破砕や選択的運搬によって下流細粒化を示す傾向があり，粒径の変化率は粒子の耐久性（durability）や河床材料の粒径分布などによって変化する．また，支流との合流や周辺で発生したマスムーブメントによって粗粒物質が供給されると，粒径の変化率が局所的に変化し，下流粗粒化を示す場合もある．このような粒径変化要因は岩種ごとに程度が異なるため，全体の粒径変化は岩種ごとの変化と必ずしも一致しない．したがって，縦断方向の粒径変化を理解する上では，流域内の地質分布や岩種の組み合わせがどのように粒径変化に影響するのかを明らかにする必要がある．本発表では，玄武岩と頁岩のみが分布する山地河川の源流部において，玄武岩が下流細粒化，頁岩が下流粗粒化している例を示し，その粒径変化要因について議論する．
　津軽山地北部に位置する母沢の本流において，最上流から約4 kmの区間の15地点で粒径計測を行った．この区間では，上流側に玄武岩類が，下流側には頁岩が主に分布している．各地点で複数の砂礫堆を対象とし，線格子法によって最低300粒子の中間軸を計測した．その結果，頁岩粒子の計測数が100に満たない地点があったため，その場合は計測数が100を超えるまで頁岩のみの計測を継続した．
　玄武岩の中央粒径（D₅₀）は6 %/kmで下流細粒化していた．変化率は粗粒成分ほど大きく，D₁₄では~0% /kmであるのに対し，D₈₄では9% /kmであった．玄武岩は，斜面からの供給が上流側に限られており，より粗粒な粒子が斜面から新たに供給されないことが主な原因だと考えられる．頁岩の粒径（D₅₀）は，頁岩があまり分布しない上流側では変化が小さく，渓岸に頁岩が継続して露出し始めると下流粗粒化した．頁岩粒子は乾湿風化の影響で速やかに粒径が変化することに加え，粒径が小さい（D₅₀< 6 cm）ため，流路内での滞留時間が短いと考えられる．そのため，河床に存在する頁岩粒子の総量に対して，斜面から新たに供給された頁岩粒子の量が比較的大きく，頁岩分布範囲に入ると下流粗粒化が起きたと考えられる．また，玄武岩粒子と頁岩粒子の混在と粒径変化の関係を検討するために，頁岩のみが分布する支流において粒径を計測したところ，本流よりも支流の頁岩粒子の粒径が小さかった．この支流では斜面から常に頁岩の供給があるため，玄武岩粒子との混在が粒径変化に影響を及ぼさないのであれば，支流の頁岩の粒径は，本流の粒径以上になると予想される．本研究の結果はこの予想とは異なるため，本流と支流との頁岩粒子の粒径の差は，玄武岩粒子の存在が頁岩の粒径に影響したことを示唆する．河床に頁岩のみが存在する場合は乾湿風化によって全粒子が細粒化していく．対して，玄武岩粒子は乾湿風化作用をあまり受けないため，玄武岩粒子が存在する場合は，その上に堆積した頁岩粒子が経験する乾湿サイクル数が相対的に小さくなると考えられる．このように，玄武岩が乾湿風化から頁岩を守るような役割を果たした結果，本流の頁岩粒子が支流よりも大きくなっている可能性がある．以上の結果は，粒径を減少させる作用に対する岩種ごとの耐久性の差異や，流域内の地質分布によって，岩種ごとの粒径変化傾向が大きく変化しうることを意味している．