（様式３）新潟大学災害・復興科学研究所
共同研究報告書（Ａ４：２～３枚程度）

新北上川下流低地における津波および洪水履歴に関する研究

研究分担者氏名研究代表者氏名 菅原大助 1）
高清水康博 2）卜部厚志 2）石澤尭史 1）大内桜子 3）※ 災害・復興科学研究所共同研究者（対応者）は，研究分担者に必ず記載してください。
1）東北大学災害科学国際研究所 2）災害・復興科学研究所 3）東北大学理学部
研究要旨（10.5 ポイント）（400 字以内）
本研究は，宮城県石巻市の追波川（新北上川）沿いの下流低地を対象に，過去の津波や洪水とこれに伴う環境変化の履歴を明らかにすることを目的として調査研究を実施した．初めに、津波土砂移動の数値解析を行い、研究対象地域における津波堆積物形成ポテンシャルが高いことを明らかにした。次に、合計 10 地点で掘削調査を実施し、当地域には過去の津波・高潮・高波と関連する可能性のあるイベント砂層や、洪水と関連する可能性のあるイベント粘土層が分布していることを明らかにした。年代測定
結果は奈良時代から大正時代の値を示したが、いずれの地点でも顕著な逆転が起こっており、このため、地点間でイベント砂層や粘土層を対比できなかった。今後は、測定対象を変えて年代を再測定するとともに、採取試料の粒度・鉱物・化学組成など詳細な分析を行い、各層の違いを明らかにして成因を検討することで、地点間のイベント層の対比を改善する必要がある。
Ａ～Ｇ（10.5 ポイント程度）
Ａ．研究目的

規模な治水事業の影響も受けている．そこで本研

南部北上山地を流れる追波川（新北上川）沿い

究では，地層中の洪水イベントの検出に加え，治には，石巻市相野谷から河口部まで，長さ約 14km，水事業の影響を読み取ることも試みる．本研究を幅約 1～3km の大規模な低地が発達している．低

通じて，地層中で洪水・津波イベントを識別し，地の地層は縄文海進以降に起こった北上川の流河川の堆積作用と津波による土砂移動・地形変化路や堆積作用の変遷を反映し，特に大規模な洪水の相互作用の統一的な理解を目指す．本年度は、イベントの地質記録の存在が予想される．一方，予察的な数値解析と現地調査を行った。

現在では農地開発や 2011 年の東日本大震災の津Ｂ．研究方法

波による侵食で不明瞭になったものの，古い空中【数値解析】研究対象地域における巨大津波時の写真や治水地形分類図には河口部に数列の浜堤堆積物形成可能性を検討するため、津波土砂移動が認められる．東日本大震災では，高さ 15m を超の数値解析を行った。波源モデルは 2011 年東北える津波によって浜堤が大規模に侵食され，大量地方太平洋沖地震とし、地形は震災前の現況としの土砂が低地内に堆積した．過去の津波でも低地た。計算手法は非線形長波理論と砂移動モデルを内には広範囲に堆積物が形成された可能性が高連成した TUNAMI-STM（例えば Yamashita et al.,い．本研究は，新北上川沿いの下流低地を対象に，2016, Coastal Engineering Journal）を用い、地過去の洪水や津波とこれに伴う環境変化の履歴

震発生から 1.5 時間先までの解析を行った。

を明らかにすることを目的として実施した．この地域は，自然に生じる変動のほか，歴史時代の大【現地調査】低地中央は河川の影響で堆積環境が現況地形には近年整備された大型の河川堤防が安定せず，地質記録の取得には不適であると考え含まれており、これが存在しなかった過去においられる．そこで，明治～大正の旧版地形図と空中ては、より内陸部まで広範囲に砂が移動できたと

写真を基に，調査に適した湿地や沼の跡地を検討考えられることから、今回の研究対象地域の津波

し，低地から派生する谷沿いの低地（図１）を調堆積物形成ポテンシャルは十分に高いと評価で査対象とした．調査は２回に分けて実施した。１

きる。

回目は 2022 年 12 月 19～21 日に実施し、4 地点で【現地調査】調査地点の位置を表１にまとめた。

ジオスライサーを用いた掘削と標高測量を行っ

地点 WP044～WP054 が 12 月、1108～1112 が 3 月のた。2 回目は 2023 年 3 月 13～15 日に実施し、5 地調査による成果である。いずれの地点においても、点で SCSC 式ボーリングと標高測量を行った。採有機質シルト・粘土を主体とする堆積物中に、細取試料については観察・記載でイベント層の有無粒～中粒の砂によるイベント層が一つあるいはを確認するとともに、バルクで 10 試料を分取し複数が検出された。図３は河口から約 2km に位置

年代測定を行った（費用は別途支弁した）。

する WP046 地点の地層状況で、有機質シルト・粘土層の中に少なくとも 2 枚のイベント砂層が確認された。砂層と上下のシルト・粘土層の境界は明瞭で偽礫を含む場合もあり、津波や高潮・高波などの強い流れによる運搬・堆積を示唆している。
表 1 調査地点の一覧．
地点

経度

緯度

標高 (m)

掘進長 (m)

WP044

38.57146

WP045

38.56027

141.43697

0.467

2.6

141.41541-0.329

1.8

WP046
WP047

38.57335

141.43792

0.605

2.538.56740

141.41306

0.662

3.0WP054

38.53545

141.34857-0.0293.01112 (1)38.55345

141.40159

0.317

5.01108 (2)38.56300

141.41397-1.017

3.5

Ｃ．研究結果1109 (3)38.56048

141.41628-0.8844.0【数値解析】図２は粒径を 0.267mm として数値解

1110 (4)38.56738

141.41292-0.0574.01111 (5)38.56348

141.41762-0.0403.0

図１ 調査地点．

析で再現した津波堆積物の層厚分布である。北上川の河床と右岸での堆積の規模が大きく目立っているものの、今回研究対象地域としている左岸側でも厚さ数 10 ㎝の砂の堆積が確認できる。

図２

数値解析で再現した震災の津波による堆積物の層厚分布．

図３ WP046 地点の地層状況．

図 4 は河口から 4km の WP047 地点の地層状況で、代の値を示したが、いずれの地点でも顕著な逆転

有機質シルト・粘土層中に 1 枚のイベント砂層のが起こっており、このため、地点間でイベント砂ほか、深度 2m 付近に灰白色のイベント性粘土層層や粘土層を対比できていない。研究対象地域がも確認された。イベント粘土層と下位の有機質シ

新北上川の氾濫の影響を強く受けることを考慮

ルトの境界は非常に明瞭で、急激な環境の変化や、すると、地層中には過去の洪水イベントの際に上大規模な洪水で短い時間の間に堆積したことを流から運ばれてきた古い炭素を含む土砂が再堆示唆している。

積したものが含まれていると考えられる。有機質
シルトや粘土層について、鉱物組成などを詳しく検討することで、地層が二次堆積物であるかどうかを判別し、年代値の解釈を改善できるかもしれない。
Ｅ．結論
現段階では、イベント砂層・粘土層とも津波や洪水によるものと断言するのは尚早であり、今後、粒度・鉱物・化学組成など詳細な分析を行い、各層の違いを明らかにして成因を検討する必要がある。また、年代については、種実や葉など植物片の実体を検出し再測定を行う必要がある。また、
地下レーダーによる地層探査で古地形復元を試

図４ WP047 地点の地層状況．

み、土砂移動数値解析によって津波または洪水による堆積物形成ポテンシャルを評価することも採取試料の年代測定結果は以下の通りであっ課題である。これらの検討および追加の掘削調査

た。WP044 地点：深度 1.3m：西暦 1037-1162 年。

により、イベント砂層・粘土層の年代と分布を明WP045 地点：深度 0.6m：西暦 1159-1258 年、深度らかにすることで、この地域の津波や洪水の履歴

0.8m：西暦 996-1154 年、深度 1.3m：西暦 1411-を解明できると考えられる。

1447 年。WP046 地点：深度 1.3m：西暦 1431-1483
年、深度 1.5m：西暦 1694-1917 年、深度 1.8m：西暦 1309-1401 年。WP047 地点：深度 1.3m：西暦1472-1635 年、深度 1.6m：西暦 774-886 年、深度2.0m：西暦 1461-1634 年。
Ｄ．考察
津波土砂移動の数値解析の結果、研究対象地域

Ｆ．研究発表1.論文発表(掲載誌名･巻号･頁･発行年を記入し，掲載論文あるいはＰＤＦファイルを別紙で 1 部提出)（該当なし）
2.学会発表（学会名・発表年月・開催地なども記入）（該当なし）

における津波堆積物形成ポテンシャルは高いことが明らかになった。さらに、現地調査の結果、研究対象地域には、過去の津波・高潮・高波と関連する可能性のあるイベント砂層や、洪水と関連する可能性のあるイベント粘土層が分布していることが明らかとなった。イベント砂層は、下位層準との境界が明瞭で偽礫が含まれ、級化構造も観察される場合があることから、津波のような強い流れによる運搬・堆積によるものと考えられる。
イベント粘土層も急激な環境の変化や洪水を示唆している。年代測定結果は奈良時代から大正時

Ｇ．知的財産権の出願・登録状況（予定を含む）（該当なし）