〈第 56 回日本学生科学賞入選３等 静岡県学生科学賞県教育長賞
県高等学校生徒理科研究発表会発表部門高文連会長賞・ポスター部門高文連会長賞〉

２

磐田市太田川河口で発見された砂礫層は津波堆積物か？
３年 石上朗

下谷豪史

静岡県立磐田南高等学校地学部
檜垣聡太 ２年 鈴木拓貴 檜垣北斗
１年鈴木慧

森敬太 杉山知希１．動機と目的2011 年 8 月の野外調査中に，遠州灘に面する静岡県磐田市太田川河口から約 3.5km 上流にある河川改修工事現場(図 1-1)から，津波堆積物と思われる砂礫層を発見した(図 1-2)．これを「イベント堆積物」と呼ぶことにする．しかし，このイベント堆積物の発見地点
は太田川に近いことから，過去の太田川の洪水による可能性もある．そこで，このイベント堆積物の特徴を堆積学的,岩石学的,古生物学的手法を用いて調べるこ

図 1-1 調査地点とにより,本当に津波堆積物なのか,それとも洪水堆積物なのかを検証することにした.さらにこれが津波堆積物であれば，この津波を引き起こした歴史地震の年代を推定し，その伝搬経路を明らかにすることにした.
２． 方法
イベント堆積物の砂礫，遠州灘の海浜砂礫（磐田

イベント堆積物市福田），太田川の河床砂礫（磐田市稗原）を採取し（図3-1,2,3），礫については円磨度，面積と周長の関係，礫種，球形度，形状分類，砂については鉱物組成，鉱物組成，粒度組成，ガーネットの化学組成の項目について比較した．さらに貝化石や珪藻化石の種を同定し， 図 1-2 太田川河口で発見されたイベント堆積物
左のスケールは１ｍ

古環境や古地理を推定する．

１０cm

図 3-1

イベント堆積物の礫

１０cm

１０cm

図 3-2 遠州灘の礫

図 3-3

太田川の礫

３． 結果（１）礫の比較
円磨度では，イベント堆積物，遠州灘，太田川の 3 地点の砂岩と泥岩の円磨度を円磨度印象図（krumbein，1941）と比較して，その割合を求めた．この結果，泥岩の円磨度はイベント堆積物が 0．66，遠州灘が 0．62，太田川が 0．44 となり，イベント堆積物は遠州灘と近い値となったが太田川とは異なった（図 3-1）．砂岩の円磨度も 0．72，遠州灘は 0．69，太田川は 0．49 となり，ｎ＝45

イベント堆積物泥岩

ｎ＝27ｎ＝34

図 3-1 イベント堆積物，遠州灘，太田川の泥岩の円磨度同様の結果が得られた．
しかし，円磨度印象図との比較では主観的な要素が含まれる.そこで，礫の丸さをさらに定量化するために，面積測定ソフトを用いて礫の面積，周長を測定し，横軸に面積，縦軸に周長を取りグラフに表した（図 3-2）．次に回帰直線を引きその傾きを比較した．イベント堆積物（図中の▲）の回

コメント [MSOffice1]: ここに

帰直線の傾きは 0．61 となり，遠州灘（図中の◆）の 0．66 に近い値であるが，太田川（図中■）

面積測定ソフトの写真を入れる

は 0．85 と大きい値である.よって円磨度だけでなくこの方法でも，太田川の礫は角張っていることが確認できる．
礫の種類については，イベント堆積物では砂岩が約 50%，泥岩が 40％を占め，花崗岩や結晶片岩を３％含む．遠州灘の礫は，砂岩，泥岩，チャートを同等に含み，花崗岩や結晶片岩を９％の割合で含む．太田川の礫は砂岩が約

太田川50％，泥岩が約 40％で，イベント堆積物の礫の礫を含まない．
（２）砂の比較
砂を篩にかけて,粒径別に分け,粒径毎の重量を電子秤で測定し,粒度の頻度分布を作成

周長（ｃｍ２）の組成に近い値であるが，花崗岩，結晶片岩遠州灘イベント堆積物した. 粒度組成を比較すると,遠州灘，イベン
ト堆積物の粒度組成ともに 355μm に中央値があり,平均粒径はそれぞれ 355μm と 355μm
面積（ｃｍ２）で一致した.一方,太田川の平均粒径は 500μm と粗い.

図 3-2

礫の面積と周長の関係

次に，砂の粒度が 250〜355μmの砂を双眼実体顕微鏡で観察し,石英，長石，岩片，重鉱物の４つに分類し,それぞれの鉱物の割合を調べた.イベント堆積物と遠州灘の砂は石英，長石の割合が高いことが特徴である.一方，太田川の砂は岩片が 90％を占め，大きく異図 3-4 イベント堆積物,遠州灘,太田川の砂の鉱物組成

なる（図 3-4）.
次に粒度が 250〜355μm の砂を軽鉱物と重鉱物に分離した.このうち重鉱物を双眼実体顕微鏡で観察し,白雲母，黒雲母，磁鉄鉱，角閃石，輝石，カンラン石，ガーネット，緑簾石に分類した.
この結果,イベント堆積物と遠州灘では雲母が最も多く,磁鉄鉱が比較的少ないこと,ガーネットを含んでいることが分かる. この黒雲母，ガーネットは遠州灘の指標鉱物であることが知られている（青島，2011）.一方，太田川の重鉱物組成では,雲母がほとんどなく,磁鉄鉱が最も多いこと,ガーネットを含んでいないことがイベント堆積物とは異なる.
（３）ガーネットの化学組成の比較
ガーネットは遠州灘海岸の砂に普遍的に含まれる重鉱物の 1 つであり,追跡指標鉱物になりうること，天竜川上流の領家帯（図 3-6）から供給されていることが，本校地学部地質班の研究（青島,2011）により分かっている. そこで，粒径 250〜355μm の砂から重鉱物を分離し，双眼実体顕微鏡によりガーネットをピックアップした．このガーネットを電子線マイクロアナライザー（図3-5）により化学組成を分析し,化学組成を比較することによって,イベント堆積物が津波により遠州灘から運ばれてきたのか，それとも太田川の洪水により運ばれてきたのかを検証した.この結果，
図 3-7 のとおりイベント堆積物では，Mn が多く,遠州灘（図 3-8）や天竜川上流の領家帯（図 3-9）のガーネットの化学組成と似るが,Mg の多い太田川上流の四万十帯の砕屑性ガ−ネット（図 3-10）とは異なる.また，化学組成に Fe を加えて端成分の組み合わせを変えても，同様の結果が得られた．

領家帯

図 3-7 イベント堆積物中の図 3-8 静岡県磐田市遠州灘砂中ガーネットの化学組成のガーネットの化学組成
天竜川

Mn

四万十帯
太田川

太田川

Mg

Ca

図 3-9

愛知県東部領家帯の図 3-10 赤石山脈四万十帯のガーネットの化学組成

ガーネットの化学組成（Takeuchi,1989 より作成）（寺岡，2003 より作成）

イベント堆積物
発見地点
５ｋｍ
図3-6 天竜川上流の領家帯と太田川上流の四万十帯の分布

（４）貝化石の種類
イベント堆積物中から,ウミニナ（図 3-9）,ヤマトシジミ,マガキ, ハイガイなどの貝化石が発見された.これらについて，原色日本貝類図鑑（吉良，1959）を参考にその特徴や棲息環境を推定した.この結果,イベント堆積物から採取された貝化石には淡水棲種はなく，汽水，海水に棲息するものばか２cmりである（図 3-10）．また，貝化石のほとん
図 3-9

どは合弁で完全な形のものはなく，異地性のウミニナ（Batillaria

multiformis）

特徴を示す破片ばかりであることから，津波により当時の遠州灘や潟湖入り口から運搬されたことが推定される.
表 3-1 貝化石の種類と生息環境
淡水
ウミニナ（Batillaria

汽水multiformis）

海水〇

ヤマトシジミ(Corbicula leana)◎マガキ(Crassostrea○gigas)○ハイガイ(Anadara garanosa bisenensis)〇

オキシジミ(Cyclina orientalis)〇（５）

礫．砂．化石のまとめ（１）から（４）までの結果をまとめたものが表 3-１である．イベント堆積物は，遠州灘の海浜砂の特徴を持つが，太田川の河床砂とは異なる．故にイベント堆積物は上流の太田川の洪水により運ばれた堆積物とは考えにくく，津波により遠州灘から遡上した堆積物であることがわかる．
表 3-2 イベント堆積物と遠州灘の海浜砂礫，太田川の河床砂礫との比較
イベント砂礫遠州灘海浜砂礫

太田川河床砂礫

砂岩礫の円磨度

0.72

0.690.49

泥岩礫の円磨度

0.66

0.620.44

礫種の組成

花崗岩・結晶片岩を含む

花崗岩・結晶片岩を含む

花崗岩・結晶片岩を含まずほとんどが砂岩・泥岩

砂の粒度平均値

355μｍ

355μｍ

500μｍ

砂の組成

石英・長石が多い

石英・長石が多い

石英が少なく岩片が多い

砂の重鉱物組成

黒雲母あり

黒雲母あり

黒雲母なし・磁鉄鉱が多ガーネットの有無

ありありなしガーネットの化学組成

Ｆｅ，Ｍｎが多い

Ｆｅ，Ｍｎが多い

Ｆｅ，Ｍｇが多い

貝化石の種類

海水〜汽水棲

（海水棲）

（淡水棲）

い

４.津波堆積物の年代
イベント堆積物中に含まれる木片を採集してＣ14 法で年代を求めた.その結果,最下位の標高-1.5ｍの年代は 323〜415 年,最上位の標高 0.5ｍの年代は 677〜780 年を示した．また，イベント堆積物中からは見つかった土器を鑑定して頂いたところ,４世紀後半の柳ケ坪型壺であることがわかった.

したがって，イベント堆積物中は４世紀後半から7 世紀後半に堆積したことがわかる.
この年代を寒川（1999）から引用した南海トラ
フ沿いの歴史地震の時代と発生地域を示した図4-1 と照合させると，４世紀後半から 7 世紀後半に発生した歴史地震は，684 年の「白鳳地震」であることがわかる．この地震による太田川低地の痕跡は，袋井市の坂尻遺跡の液状化の報告（寒川，昭 和 地
安政地震1999）があり，この地震に対応した津波になる．
５． 古地理の復元
地形分類図や遺跡分布図を基に，白鳳時代の古地理図を作成した（図 5-1）．この結果，白鳳地震

宝永地
慶長地
明応地
正 平 地
永 長 地の発生当時は現在の太田川と弁天川流域に古潟湖（ラグーン）が存在していることが分かった．そ仁 和 地の潟湖は古砂堤列の北側の水路で連結されており，白鳳地

6684

現在の太田川河口と弁材天川河口付近に遠州灘と通じる開口部があったと推定した．

図 4-1

南海トラフに沿う歴史地震（寒川，1999 より引用，６． 結論●は液状化発生地点）

イベント堆積物は，遠州灘の海浜砂礫の特徴を持つが，太田川の河床砂礫とは異なる．故にイベント堆積物は上流の太田川の洪水により運ばれた堆積物とは考えにくく，津波により遠州灘から遡上した堆積物である．また，堆積年代は，C14
年代測定値や包含する土器片の特徴から 4 世紀から 7 世紀の間と推定され，これに対応する南海トラフで発生した歴史地震は，白鳳地震（684 年）である．
７． 今後の課題
上位の層準にも同様な特徴を示す堆積物が４層準存在する．これらの堆積物は仁和地震（887 年），永長地震（1099 年），明応地震（1498

図 5-1 白鳳東海地震（684）発生当時の太田川低地の古地理図年）,慶長地震（1605 年）による津波堆積物の可能性が高い．今後はこの堆積物中の砂礫についても同様の検討を行い，津波堆積物であることを認定する．
また，今回発見した津波堆積物と同一層準の堆積物の層相の変化を水平方向にボーリング調査により追跡してその分布を調べ，津波の遡上範囲を推定する．さらに，これらのデータを，模型による津波実験や，パソコンによる津波シミュレーションを作成する．
参考文献
藤原治・青島晃・北村晃寿・佐藤善輝・小野映介・谷川晃一朗・篠原和大，2012，静岡県磐田市の元島遺跡とその周辺で見られる２枚の歴史津波堆積物，（演旨）,地球惑星科学関連学会合同大会
予稿集,2012, MIS25-09．
藤原ほか，2008，完新世後半における太田川低地南西部の環境変化と津波堆積物，活断層・古地震研究報告，８，187-202．