[O-11] 高校生ポスター発表

[O11-P104] 変圧器を利用した水槽実験による皿状構造の再現と形成過程の考察

*相川 雅門¹ (1.東京学芸大学附属高等学校)

キーワード：皿状構造、不透水層、変圧器、カラーサンド、固結具合

【要旨】
本研究は,辻・宮田(1987)により示された「皿状構造」の形成過程について，検証・再現するものである。皿状構造とは,シルト層や砂岩層に認められる層理面とほぼ平行な葉理で,上方に凹の形態をしているものである。本研究では水槽での再現実験を行い, 変圧器で水流を調整することで，皿状構造の形成の過程に生じる水洞を観察することができた。まず地層下部から浸透流が湧き上がりこの時に水の圧力と量が適当な時, 水洞が地層中に形成された。水洞が崩壊すると,水は斜め上方に上がっていき,その通り道の跡から皿状構造と思われる構造を確認することができた。今後は,地層の押し固めの具合（硬さ）と実際の地層の再現性について検討したい。

【目的】
皿状構造は,これまで形成過程が論じられてきたが,辻・宮田(1987)によりその過程（図1）が示された。本研究では,水槽での再現装置を用いて,実際に皿状構造を再現し,その形成に必要な条件がどのようなものであるか解明することを目的とする。

【実験方法】
⽔槽に⽔と⽯英砂を約15cm⼊れ,地層を棒で押し固めた後,数⼗分放置してから5mm程度の⽯英砂を追加し,不透⽔層を作成した。その後,さらにカラーサンドを5mm 程度加えた。それから,再度15cm程度の⽯英砂を加えて押し固め,数時間放置した（図2-1・2）。最終的に,モーターを⽤いて⽔槽に⽔を注⼊し,内部に形成された構造を確認するとともに,カラーサンド（図3）が⽔槽中でどのように移動したかも確認した。

【実験結果】
実験を通して数回,皿状構造と思われる構造を確認することができた。これまで,「水圧が強い」ことが課題として挙がっていたが,変圧器を利用したことでゆっくりと水を流入させることができ,水が斜め上方に進んでいく様子（図4-3）を観察することができた。また,不透水層にカラーサンドを敷いたところ,基本的にはそのまま残っていた（図4-1・2）ものの,水の影響により上方に移動したところもあったので,不透水層はある程度,水洞を止める働きを担っていると考えられる。

【結論】
皿状構造の形成に関与しているものとして考えられるのは,「水流の速さ」と「地層の固結具合」であり,どちらも適当な圧力が必要である。

【謝辞】
実験の装置に使用した水槽の作成にご協力いただいた,Explayground 藤村聡氏にお礼申し上げます。
那珂湊のフィールドワーク実施にご協力いただいた,文教大学の久田健一郎先生にお礼申し上げます。

【参考文献】
・辻隆司・宮⽥雄⼀郎(1997).「⽤語解説「⽫状構造」.『堆積学研究』,45 号,59-63.
・辻隆司・宮田雄一郎(1987).「砂岩層中にみられる流動化・液状化による変形構造:宮崎県日南層群の例と実験的研究」.『地質学雑誌』1987 年 93 巻 11 号 p. 791-808_3
・和田恵都(2019).「皿状構造の形成過程に関する考察 -三浦半島三崎層に見られる皿状構造の事例-」
・馬上雪乃・和田恵佳(2021).「皿状構造の形成過程についての考察」.『日本地質学会第 128年学術大会ジュニアセッション』
・佐藤未望・鎌⽥唯花(2023).「⽫状構造の再現と形成過程の研究」.『⽇本地質学会 第 130年学術⼤会ジュニアセッション』