[H-CG30] [EJ] 堆積・侵食・地形発達プロセスから読み取る地球表層環境変動

[HCG30-05] ベースレベル低下による岩盤河床流路の形状変化と岩盤強度との関連性：モデル実験による探究

*飯島 荘太¹、遠藤 徳孝¹ (1.金沢大学自然科学研究科)

キーワード：河川地形、岩盤強度、蛇行

岩盤河川の発達は気候、隆起量、岩盤強度など様々な要素によって支配されている。このうち岩盤強度は古くから河川地形発達の様相を左右する重要なパラメータである可能性が示唆されており、岩盤強度が高い区域に遷急区間が存在するなどといった報告がフィールド研究からされている。しかし、地形変化には長い時間がかかることと、そのほかのパラメータがフィールドでは千差万別であるため、岩盤強度との正確な関係の理解は十分でない。そこで、本研究では山岳河川の形状について、モデル実験を用いて高精度で観察を行い、その形成過程・要因等を岩盤強度に焦点に当て考察する。今回は、河川形状の特徴として勾配と蛇行度の変化に着目した。
箱型の実験装置に砂を敷き、中央に単一の直線チャネルを持ち、一定の傾斜を有するような初期地形を作った。砂は標準砂(φ=0.2mm)とシルトを一定量比で混ぜ合わせたものであり、この量比を変えることで岩盤強度の違いを再現している。上流端から水を流し、20分おきに下流端に存在する堰を1cmほど下げ、これを7回ほど繰り返してベースレベルの低下(相対的な隆起)を発生させる。実験は縦断形が約30分以上ほぼ変化しない状態をもって終了した。
実験終了時の縦断形を見ると、岩盤強度に違いがあっても縦断形にほとんど差異が無いことが確認された(この約30分以上ほぼ変化しない縦断形を安定状態とみなす)。このことから、岩盤強度は最終的に流れに対して安定する縦断形を決定する要因としては機能せず、初期状態から最終的な縦断形へと変化する間にのみ影響を与えるものと考えられる。
勾配は実験中一度極大となった後減少し、一定の値をとり安定状態となる。ピーク時の勾配は岩盤強度が大きいほど高かった。また、蛇行度は勾配が極大となるタイミングで、大きくなる傾向が見られ、この傾向は岩盤強度が高いほど顕著であったが、実験終了時の蛇行度の値もじゃ、岩盤強度の差による違いが見られなかった。よって、自然界の岩盤強度が高い地域においてしばしば見られる大きな蛇行度は、地球科学的タイムスケールでは遷移的な現象である可能性が高い。遷移的である間の蛇行の大きさを決定する要因として、岩盤自身の絶対的な強度以外に、岩盤強度の空間的差異などが考えられるため、今後更に実験を重ね考察する必要がある。