TRAC
ERR
RAAC
C EE RR

トレーサー

津波の発生した季節を貝殻から解明
北村晃寿

Kitamura Akihisa

A地点

1．はじめに対比

2011 年の東北地方太平洋沖地震はマグニチューに壊滅的な被害を与えた。そのため，国は南海トラ

対比

フの海溝型地震の被害想定を，「想定外のない想定」

対比という方針に変更し，これまで防災対策の対象とし対比てきた「東海地震，東南海地震，南海地震とそれらが連動するマグニチュード 8 クラスの地震・津波」

3

対比

45
6

海を「レベル 1 の地震・津波」とし，「あらゆる可能性を考慮した最大クラスの巨大な地震・津波」を「レ海岸低地

ベル 2 の地震・津波」とした。前者の発生間隔は約はそれよりも発生頻度が低いが，発生すれば津波高

12ド 9 の巨大地震で，それによる巨大津波は沿岸地域100〜150 年であるのに対して，後者は千年あるいC地点

B地点

図1

対比の概念図10 m 以上の巨大な津波が 13 都県に襲来し , 国難とも言える巨大災害になるとした。国は，この報告の津波堆積物層の対比が重要である。対比とは，離れ中で，レベル 2 の地震・津波の想定は限られた科学た地域に分布する地層が同時に堆積したかを検討す的知見によるので，津波堆積物調査等の促進を図り，ることである。例えば，
A 地点で 4 層，B 地点で 6 層，巨大地震・津波の全容を解明するための努力が必要

図１
C 地点で 1 層の津波堆積物層が分布する場合，対比と述べている。

により，全地点に分布する津波堆積物層が識別されこの提言を受け，筆者は共同研究者や自治体と共たならば，それは他のものより規模の大きい津波のに，津波堆積物調査がほとんど行われていなかった痕跡と考えられる（図 1）。地層の堆積年代が数千

静岡県中・東部の海岸低地を調査している 1-8）。更に，年前以降の場合，津波堆積物層の対比には 14C 年代

筆者は，これらと先行研究 9）を総括し，静岡県の過測定が有効である。筆者らは，14C 年代測定と合わ

去 4,000 年間の地層・地質記録にはレベル 2（詳しせることで，対比の精度をより高める方法を先島諸く言うと，11 ケースのシナリオのうち，静岡県で島の津波堆積物を例に提示した 12）。すなわち，津波最大被害の出るケース 1 のシナリオ）の津波の発生

堆積物中の二枚貝の貝殻の酸素同位体比（以下ではの証拠がないことを明らかにした 。ケース 1 は首δ18O）による津波の発生季節の特定である。本稿で都圏でも最大被害の出るシナリオなので，この知見は，この方法を紹介するが，それに先立ち，津波堆は首都圏の防災に関しても重要である 。

積物，先島諸島の巨大津波，二枚貝の貝殻の δ18O

10）

11）

このような津波堆積物の調査は，日本はもとより世界各国で行われており，その際には，地点間での18

Isotope News2019 年 2 月号

No.761について概説する。

Ishigaki Island, southwest Japan

9040°N

730°N6試料b

1mtrenchJapan8140°E

4試料d

泥砂礫

130°E

120°E

5Pacific231

土壌

津波堆積物層I

泥砂 礫

津波堆積物層IV

試料a

泥砂 礫

土壌

泥砂 礫

泥砂 礫

土壌
石灰質砂層
基質支持礫層
砂・泥互層

c

基盤
二枚貝カキ

泥砂礫

2 cm

サンゴの破片泥砂 礫

III礫
リップアップクラスト

10標
高m
0987

津波堆積物層II
秋に発生

試料c

Regozara
flavum

泥砂礫

埋没津波石(サンゴの塊)

2 cm

III

泥砂礫

埋没津波石
(岩塊)

断面図
65IV

浜堤

43 2

II

1I

III?

太平
海浜 洋

100 m

図 2 石垣島の位置，トレンチの場所，トレンチの柱状図，本研究で分析した二枚貝試料の採取
位置及び産状の写真

2. 津波堆積物
津波堆積物とは，津波により移動し，波が引いた
後に地表・湖沼底・浅海底に残された泥，砂，礫等の堆積物の総称である。海側からの突発的な流水に津波波源モデルを作成し，地震のマグニチュードを推定できる。つまり，巨大津波・地震の実態解明には津波堆積物の面的分布の調査は極めて重要で，この際に地点間での津波堆積物層の対比が最重要課題
図２となるのだ。

は，津波以外にも高潮があるため，津波堆積物と高潮堆積物の識別について活発に議論されており，次のように砂質堆積物の運搬力は，巨大高潮より巨大3．先島諸島の巨大津波津波のほうが大きいことが明らかになっている。す西暦 1771 年 4 月 24 日，沖縄県南西部の先島諸島

なわち，2013 年のスーパー台風ハイヤンでは，遡に巨大津波が襲来した。この巨大津波は八重山津波

上高が 13 m に達した低地における砂質高潮堆積物

あるいは明和の大津波と呼ばれ，津波遡上高は石垣の陸側末端は内陸 1.7 km の標高 2 m までである 13）。

島南東岸で最高で 30 m に達し，2011 年東北地方太一方，東北地方太平洋沖地震の砂質津波堆積物の陸平洋沖地震津波と 1896 年明治三陸地震津波に次ぐ側末端に関しては，仙台平野の低地で津波が内陸規模である。先島諸島全体で約 12,000 人が亡くなっ4.5 km ま で 遡 上 し た 所 で は， 砂 質 津 波 堆 積 物 がたと推定されている。1771 年の巨大津波は多数の2.8 km まで分布している。また，同平野の海岸に面サンゴ塊の巨礫を打ち上げた。これらを津波石といした丘陵地帯で津波が内陸 2.2 km，標高 6.9 m までい，大きいものは 11×9×6 m もある。更に，津波遡上した所では，砂質津波堆積物が内陸 2.0 km，標石の 14C 年代測定によって，1771 年の津波以前の大高 5.5 m まで分布しているのである 14）。これらはま津波で打ち上がった津波石が多数見つかった 15）。した砂質堆積物の分布から高潮・津波の規模を復元でかし，津波石では津波の遡上限界を推定できないときることを示す。そして，復元した津波の規模から

い う 問 題 が あ っ た。 こ の 状 況 を 打 開 し た の は，Isotope News2019 年 2 月号

No.76119

最も新しい津波堆積物層(T-I; 西暦1771年4月24日の明和津波による)から見つかった二枚貝試料
殻の成長方向Fragum loochooanum24

水温(℃) 20末端

石垣島の冬季水温1611

殻頂からの距離 (mm)15

TI産の Fragum loochooanum (オキナワヒシガイ)

2番目に新しい津波堆積物層(T-II; 西暦1168-1330年に発生した津波)から見つかった2つの二枚貝試料
32

殻の成長方向Regozara flavum

12.7 mm

石垣島の夏季水温30

水温 28(℃)

殻の成長方向

2624

末
端
20

殻頂からの距離 (mm)

TII産の Regozara flavum (リュウキュウザル)32

殻の成長方向Mactra maculata
32 石垣島の30

水 28
温26(℃)

夏季水温

Auber et al. (2009)
Dunber and Wefer (1984)
Patterson et al. (1993)
Carré et al. (2005)
Kim et al. (2007)

242220図3

粉末試料を採取してできた窪み

末
端

殻頂からの距離 (mm)

TII産のMactra maculate (リュウキュウバカガイ)
28

左のグラフは，貝殻試料の酸素同位体比から換算した貝殻成長時の水温変動。

酸素同位体比から水温への換算には，5 つの研究 18-22) の換算式を使った。右の写真は，酸素同位体比測定のための粉末試料を採取した窪みを示す

図３

Ando et al.（2018）16）による石垣島の太平洋岸の丘致を示した。年代値の一致と埋没状態を考え合わせ

陵斜面からの 3 層の砂質津波堆積物層と埋没津波石

ると，これらの貝殻は，津波によって生きたまま運の発見である（図 2）。彼らは，これらを上位から，ばれ，埋没し，その死後，軟体部が腐敗し，殻の内T-I，T-II，T-III，T-IV と命名し，T-I は 1771 年の津波，側が空になった状態で化石になったと推定される。

T-II，T-III，T-IV の堆積年代（津波発生年代）は，よって，これらの貝が死んだ季節が津波の発生した

西暦 1950 年を基準として，920-620 年前，1,670-1,250季節ということになる。

年前，2,700-2,280 から 1,670-1,250 年前と推定した。
更に，砂質津波堆積物層 I，II，IV の陸側末端高度は，9 m，6 m，8 m であることを明らかにした。

4．二枚貝の成長と貝殻のδ18O

Ando et al.（2018）16） は砂質津波堆積物層 T-I と二枚貝の成長と貝殻の δ18O を概説するが，詳細T-II の年代決定に津波堆積物層から見つかった特異は筆者が 2018 年に公表した日本語の総説 17）を参考

な埋没状態の二枚貝―殻が閉じており，殻の内側がいただきたい。

空で，殻表面が摩滅していない―を用いた（図 2）。

二枚貝類の貝殻は，貝殻物質（アラレ石・方解石）

このような埋没状態の二枚貝が T-I と T-II からそれを縁辺部に付加して成長する。成長速度は，誕生当ぞれ 2 個体が見つかり，それらの C 年代値は，同初は遅く，徐々に増加し，性成熟後は次第に遅くなじ津波堆積物層から採取した試料では極めて高い一り，最終的には成長は停滞する。貝殻のアラレ石や

1420

Isotope News2019 年 2 月号

No.761

方解石の δ18O は，海水の δ18O とはほぼ同位体平衡

1947 〜 1950 年 の 間 の ΔR 値 の 季 節 変 化 の 範 囲 はが成立しており，かつそれらの δ O は殻形成時の−136 ±42 から 62 ±42 に及ぶことを明らかにした。

水温に依存することが判明している。しかし，無機この ΔR 値の変化は約 200 年の年代差をもたらす。

沈殿させたアラレ石や方解石から得られた温度と海このような状況なので，本稿で示した津波の発生季

水の δ18O の関係式からわずかにずれ，ずれ方は種節の特定は，津波堆積物層の対比の精度の向上に重によって異なる 。したがって，研究対象種の δ O要な役割を果たす。

1817）

18からの水温換算式を検討することが望ましい。

6．まとめ

5. 貝殻のδ18O に基づいた津波の発生季節

石垣島の砂質津波堆積物に見られた「特異な埋没前述の石垣島の砂質津波堆積物層 T-I と T-II から状態」の二枚貝の貝殻の δ18O 分析から，津波の発採取した特異な埋没状態の二枚貝の貝殻を樹脂に埋生季節を推定できることを，世界で初めて明らかに包し，貝殻の最大成長方向に切断し（図 3），δ O をした。この方法は，世界各地の地震・津波の対策に測定し，貝殻成長時の水温変化を復元した。測定し不可欠な津波堆積物の研究に新たな研究アプローチ

た種は，T-I 産試料は Fragum loochooanum（オキナを与える。

18ワヒシガイ）で，T-II 産試料は Regozara flavum（リュウキュウザル）と Mactra maculate（リュウキュウ

参 考 文 献バカガイ）である。これらの種の水温換算式は無い

1）北村晃寿，他，静岡大学地研報 , 38, 3-19（2011）2） 北村晃寿，他，静岡大学地研報 , 40, 1-12（2013）3） 北村晃寿，他，第四紀研究 , 53, 259-264（2014）4） 北村晃寿，他，地学雑誌 , 123, 813-834（2014）5） 北村晃寿，他，静岡大学地研報 , 42, 1-14（2015）6） 北村晃寿，他，静岡大学地研報 , 45, 1-16（2018）
7） Kitamura, A., et al., The Holocene, 23, 1682-1696（2013）8） Kitamura, A., et al., The Holocene, 24, 814-827（2014）9） 藤原 治，他，地学雑誌 , 122, 308-322（2013）10）Kitamura, A., Progress in Earth and Planetary Science,
3:12（2016）11）北村，学術の動向，11，34（2016）12）Kitamura, A., et al., Marine Geology, 403, 57-61（2018）13）Pilarczyk, J.E., et al., Sedimentary Geology, 339, 104114（2016）14）Abe, T., et al., Sedimentary Geology, 282, 142-150（2012）15）Goto K., et al., Earth Science Review, 102, 77-99（2010）16）Ando, M., et al., Tectonophysics, 722, 265-276（2018）17）北村晃寿，第四紀研究 , 57, 19-29（2018）18）Aubert, A., et al., Coral Reefs, 28, 989-998（2009）19）Dunbar, R.B., et al., Marine Geology, 59, 215–225（1984）20）Patterson, W.P., et al., Geophysical Monograph Series,
78, 191–202（1993）21）Carré, M., et al., Palaeogeography Palaeoclimatology
Palaeoecology, 228, 4-25（2005）22）Kim, S.-T., et al., Geochimica et Cosmochimica Acta,
71, 4704-4715（2007）23）Araoka, D., et al., Geology, 41, 919-922（2013）24）Hirabayashi, S., et al., Journal of Quaternary Science 32,
1-6（2017）

ので，筆者らは先行研究で報告された 5 つの水温換算式を用いた（図 3） 。その結果，T-I 産試料は，水温18-22）上昇期に殻成長が終了（貝の死亡）しており，1771 年の津波の発生時期（4 月 24 日）と符合する。そして，
T-II 産の 2 試料は，殻の成長速度は違うがともに水温低下期に殻成長が終了していたので，津波の発生季節は秋と推定される（図 3） 。
12）

ところで，先島諸島の津波石 23） や砂質津波堆積物 16）の年代決定は，サンゴや海生貝類の 14C 年代測定で専ら行われているが，年代決定には海洋リザーバー効果を考慮する必要がある。海洋表層部の 14C濃度は，大気中に比べて平均 5％低く，これは海洋への溶解に要した時間のうちに放射壊変するためである。これを海洋リザーバー効果（R 値）といい，平均値は 400 年だが，14C の低い深層水循環の影響を受けるので，場所によって異なる。これをローカルリザーバー効果（ΔR 値）という。ΔR 値は，人為的な 14C の大量放出のあった核実験以前の時代の，「生きたまま採取されかつ採取日が分かっている試料」あるいは「サンゴ骨格や貝殻の成長線の計数から石灰質硬組織の形成時期を特定できる試料」が得られる場所では，ΔR 値の時代変化を復元できる。
最近，Hirabayashi et al.（2017）24）は石垣島と鹿児島
県喜界島のサンゴから，西暦 1900〜1950 年の ΔR値の時代変化を明らかにし，平均値は−36 ±78 だが，（静岡大学

Isotope News

理学部地球科学科）

2019 年 2 月号

No.76121