（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の解明

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）
過去の洪水・津波の履歴を解明し，河川の堆積作用と津波による土砂移動・地形変化の相互作用を統一的に理解することを目的に，新北上川下流低地において地層調査を行った．本年度は，5 地点で掘削を行い，有機質シルトを主体とする堆積物から，イベント性の砂層 Ev1 と粘土層 Ev2 を検出した．Ev1
は偽礫の含有や上方細粒化など現世の津波堆積物と共通する特徴を持つ．津波土砂移動数値シミュレー
ションの結果は，この地域の砂質津波堆積物が，プレート境界断層深部のすべりによって起こる津波で形成されることを示した．これまでに実施した年代測定の結果をもとに歴史上の津波との関連を検討す
ると，1793 年寛政宮城県沖地震かそれよりも後に起こった津波に対応する可能性がある．Ev2 は，上下の地層との境界は明瞭でラミナが発達しており，突発的な堆積作用で形成された可能性を示している．
また，北上川上流起源と推定される粘土鉱物を含み，Ev1 以前に起こった洪水と対応する可能性がある．
Ａ～Ｇ（10.5 ポイント程度）
Ａ．研究目的たと考えられる．実際に，この地域では 1668 年以

本研究では，地層中の洪水・津波イベントを識降，8 回の洪水被害の記録がある．また，江戸時別し，河川の堆積作用と津波による土砂移動・地代以降は洪水対策の治水工事が何度も行われて形変化の相互作用を統一的に理解することを目きており，人為的な堆積環境の変遷も起こってき指し，宮城県石巻市の新北上川下流低地を対象に，た．

調査を行った．
調査対象地域は，2011 年の東北地方太平洋沖地Ｂ．研究方法

震の際にプレート境界断層で巨大なすべりが生【現地調査】前年度は，新北上川下流低地の合計じた領域に近接する．津波堆積物等の地質記録か9 地点で地層掘削を行い，イベント砂層および粘ら，過去においても同様の地震が生じていたかど土層を検出した．本年度も，前年度の実績を踏まうかを明らかにできる可能性があるが，この地域

え，新北上川の河道から派生する谷筋を調査地点

は津波堆積物の調査に適した場所が少なく，古地とした（図 1）．これらの地点は，新北上川の氾濫

震・古津波の履歴はほとんど明らかにされていなや流路変化の直接の影響を受けにくいと想定さい．新北上川下流低地は広さや想定される堆積速れる．現地調査は 2023 年 12 月 19～21 日に実施

度の観点から，津波堆積物の形成・保存の条件がし，合計 5 地点で SCSC 式ボーリングと標高測量

この地域で最も良いと考えられる．

を行った．採取試料は現地で観察・記載したのち，一方で，調査対象地域は河川の氾濫原・後背湿ケースに収容して持ち帰り，室内分析に供した．

地であり，過去の洪水の影響を繰り返し受けてき【試料分析】前年度および本年度採取した試料に対して，地層状況の詳細な観察・記載のほか，CTいた．Ev2 よりも下位は有機質シルトやシルトで画像撮影，イベント砂層の粒度分析，イベント粘構成され，深度 3.4-3.9m と 4.8m 付近に 1 または土層の鉱物（XRD）分析を実施した．本年度新たに2 枚のイベント砂層が確認された．

採取した試料については，放射性炭素（14C）年代測定（3 点）を実施した．

表 1 調査地点の一覧．
地点

経度

緯度

標高 (m)

WP151

141.408179195

38.570734777

-0.92

WP152

141.417884191

38.5607775543

1.24

WP153

141.418079948

38.5647645005

0.21

WP154

141.40899758

38.5651138313

-0.91

WP155

141.4050671738.5526745033-0.18

図１ 調査地点．
【数値解析】津波堆積物と波源断層の滑り分布の関係を明らかにするため，非線形長波理論と砂移動 モ デ ル を 連 成 し た TUNAMI-STM （ 例 え ば
Yamashita et al., 2016）を用いて，津波土砂移動数値解析を実施した．波源モデルとしてプレー
ト境界断層の深部と浅部が同時に滑る場合と，深部のみ滑る場合の２つを設定し，計算で再現した
調査地点周辺の津波堆積物の分布と層厚を比較した．現況地形にみられる堤防等の人工物は土砂移動に大きく影響するため，古地形の復元データを作成し計算に用いている．

図 2 地点 WP154 の地層状況．

Ｃ．研究結果
【現地調査】調査地点の位置を表１にまとめた．
昨年度同様，各地点とも，有機質シルトと粘土を主体とする堆積物中に，細粒～中粒のイベント砂層が一つあるいは複数が検出された．このうち，最上位の砂層は多くのコアで対比できることから Ev1 とした．また，Ev1 の下位にはイベント粘土層が確認される場合があり，これを Ev2 とした．
図 2 は河口から 4.4km，新北上川河道から 1.6kmの地点 WP154 の地層状況である．ここでは，深度0.8-1.2m にイベント砂層（Ev1）が，その直下にイベント粘土層（Ev2）が確認された．Ev1 と Ev2，Ev2 とその直下の地層の境界は明瞭で，突発的な堆積作用を示唆している．Ev1 の CT 画像では，変形しているもののラミナが確認され，基底付近には Ev2 の削剥で生じたとみられる偽礫が含まれて

図 3 地点 WP155 の地層状況．

図 3 は河口から 5.2km，新北上川河道から 1.0km【数値解析】図 5 は深部及び浅部の滑りによっての地点 WP155 の地層状況である．ここでは，地表形成された津波堆積物の層厚から，深部のみの滑から深度 2.4m 付近までは盛り土であり，自然のりで形成された津波堆積物の層厚を差し引いた堆積物はこれよりも深い位置で確認された．地層結果である．調査地域のほぼ全域にわたって負のは主に有機質シルトからなり，深度 3.3-3.6m に値となっており，浅部滑りの寄与が小さいか，あかけてイベント砂層が確認された．砂層は複数のるいはこれを含むことで堆積量が減少すること

薄い木片濃集層やシルト層をはさむ．14C 年代のを示している．図 6 は陸域と海域の両方を堆積物

測定結果は，深度 3.55m で西暦 669-776 年，深度の供給源とした場合の津波堆積物の層厚から，海3.8m で西暦 673-825 年，
深度 4.6m で西暦 442-603

域のみを供給源とした場合の層厚を差し引いた年を示した．

結果である．調査地域ではほぼ全域にわたって正【試料分析】前年度採取した試料中の Ev1 を対象の値となっており，海域堆積物の寄与が無いことに砂の粒度分析を実施した．図 4 は地点 1108 でを示している．

検出した Ev1 の分析結果である．Ev1 の下部には下位の有機質シルト由来の偽礫が含まれ，CT 画像
では中央部にラミナが発達していることが確認できる．中央粒径は下部から上部にかけて 0φから 1φまで細粒化する傾向を示している．表 1 は
地点 1108 で確認された Ev2 の XRD 分析結果である（深度 155-178cm）．Ev2 基底部に，スメクタイトの風化によって生成するカオリナイト／スメクタイト混合層鉱物（K/S）が認められた（深度171-172cm）．

図 5 すべり分布の違いによる津波堆積物の層厚の差．

図4

Ev1 の粒度分析結果（地点 1108）．

表1

Ev2 の XRD 分析結果（地点 1108）．
図 6 供給源の違いによる津波堆積物の層厚の差．
Ｄ．考察
Ev1 は，下位層準との境界が明瞭で偽礫を含むことから（図 2），砂の堆積時に強い流れで下位の堆積物が侵食されたことを示していると考えられる．また，図 4 に示した上方細粒化は現生の津れる．

波堆積物がしばしば示す特徴である（後藤ほか，2017）．調査対象地域全体でみると内陸細粒化の傾向も示しており，津波のような海から陸に向かう強い流れで運ばれ堆積したものと考えられる．
数値解析の結果から，津波の場合，堆積物は海底ではなく陸上から供給された可能性が高い（図 6）．
供給源としては，津波当時の浜堤のほか，河床や自然堤防を構成する堆積物が考えられる．Ev1 の堆積年代は，これまでに得られている年代値に基づけば，1793 年寛政宮城県沖地震かそれよりも後のイベントに対応するが，プレート境界断層の巨大なすべりを伴った可能性のある地震として，これよりも前の 1611 年慶長奥州地震も候補になりうるかもしれない．
Ev2 は，下位および上位層準との境界が明瞭であり，突発的な堆積作用あるいは急激な堆積環境の変化を示している．XRD 分析では，スメクタイ
トの風化で生成されるカオリナイト／スメクタイト混合層鉱物が認められた（表 1）．調査地域周辺に露出する基盤岩は中生代の海成砂岩・泥岩で、スメクタイト風化物を突発的に供給することは考えにくい．より可能性のある供給源として，北上川の上流域に分布する新第三紀のグリーンタ
フを候補として挙げることができる（たとえば佐野ほか，2010）．ラミナの成因は不明であるが，細粒物質の希薄混濁流により形成されるもの（たとえば加瀬ほか，2013）と類似しているかもしれない．
Ｅ．結論
これまでの調査・分析結果から，Ev1 は津波によって形成された可能性があると考えられるが，その分布範囲や層厚の変化傾向はとらえきれていない．また，供給源は陸上の堆積物が想定され，有孔虫や海棲珪藻など海起源の粒子を用いた判別手法を直接適用できないことも課題である．今後さらに検討を進め，津波堆積物としての認定の確度を高める必要がある．Ev2 は有機質シルト層のイベント粘土層として異質な特徴を示し，大規模な洪水と関連する可能性があるが，通常時の堆積物との違いを，鉱物組成や地球化学的特徴，微化石などを用いて明らかにし，洪水イベントとしての認定をより確かに行う必要があると考えら

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）
Ｇ．知的財産権の出願・登録状況（予定を含む）（該当なし）