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令和４年度砂防学会研究発表会概要集

熊野酸性岩の岩⽯学的特性とコアストーンの形成に関する考察
パシフィックコンサルタンツ株式会社 ○舩山 淳、江川 千洋、伊藤 達哉、菊池 美帆
国土交通省 近畿地方整備局 紀伊山系砂防事務所 山本 悟司、小杉 恵、北本 楽
国土交通省 近畿地方整備局 大規模土砂災害対策技術センター 木下 篤彦※令和 4 年 3 月末時点所属
１ はじめに風化した花崗岩類が分布する山地で土石流が発生すると，径数 m に達する巨礫(コアストーン)が一緒に流下し，被害が大きくなる場合がある．本発表では，和歌山県那智勝浦町～新宮市に分布する花崗岩類(熊野酸性岩と呼ばれる花崗斑岩)について，構成する鉱物結晶サイズが相対的に粗粒なものと細粒のものの 2 種類に区分出来，岩質の違いが，マサ及びコアストーンの形成，斜面の地形(斜面勾配等)，斜面崩壊のメカニズムに関係している可能性を考察したので報告する．
２ 調査の背景
コアストーンとは，花崗岩類の風化作用でマサとともに生成される風化残留物で，節理に沿ってタマネギ状に風化した球状の巨礫である 1)など．マサとは，｢風化作用によるさまざまな分解段階の状態を一括して呼ぶ」もので，物理的要因(気温変化，凍結，動植物活動など)，水の作用による化学組成の変化(粘土鉱物化)によるとされる 2)．なお，花崗岩は「深成岩」と呼ばれ，結晶が成長してできた岩石であり，花崗斑岩は「半深成岩」と呼ばれ，地下の浅部などでやや急冷して岩石となった，結晶が深成岩ほど大きく成長していない岩石で，「斑晶」と「石基」と呼ばれる鉱物からなる．斑晶は，肉眼でも判別可能な程度のサイズに結晶化した鉱物で，石基は斑晶の間を埋める細粒な結晶の集合体や急冷固化したガラス質の部分である．那智勝浦町の那智川流域では，平成 23 年の台風 12 号による紀伊半島大水害時に周辺の新宮市や熊野市とともに，巨礫を含む土石流が多数発生した．巨礫の由来は，花崗斑岩においてコアストーンを多量に含む風化帯の形成，渓流内の崩落した巨礫や過去の土石流堆積物の存在があげられている 1)．また，ほかの花崗岩類分布地域における巨礫を含む土石流災害の例に，平成 30 年西日本豪雨災害(広島市東部～呉市西部における径 1m 以上の巨礫を含む土石流による家屋破壊被害 3)，2019 年台風 19 号による宮城県南部の丸森地区の災害(廻倉地区におけるコアストーンを大量に含む崩壊)4)があり，被害を増大させるコアストーンを含む土石流への対応が課題となっている．
３ 調査⽅法，調査結果
本検討では，熊野酸性岩分布域のうち，南側15km×25kmの範囲を対象とし，対象地域の花崗斑岩に関する文献把握，地形解析，地表踏査，岩石薄片鑑定をおこない，花崗斑岩の岩石組織の違いによる，風化形態，地形場との関係，崩壊メカニズ
ムとの関係の考察を行った．
1)文献調査結果：熊野酸性岩は，既往の学術研究によれば，60㎞×20㎞の花崗斑岩で，縁辺には石基の粒径が0.03mm以下の細粒岩相があり，主体は石基の粒径が0.03～0.15mmの岩体，中心部は0.2～0.4mmの岩体とされる5)．また，2011年の台風で発生した土石流に含まれるコアストーンの形成要因について，岩盤の柱状節理と低角の節理(シーティング)の接合部から球状に風化し形成されたとする最近の研究がある6)．
2)地形解析結果：対象範囲について，航空レーザ測量データ(平成25年度および27年度：国土地理院5mメッシュDEM)を用いた傾斜区分図を作成した．対象地域の斜面勾配は，5～15°以下(谷底低地および山頂小起伏面)，15～25°(山頂小起伏面周辺や谷底低地周辺の緩斜面)，25～35°および35～60°(山腹斜面)におおむね区分され，これらの範囲の境界は遷急線，遷緩線となっている場合が多い．特徴的な状況として，岩体の海側は斜面勾配25°以下緩斜面が，内陸側は標高が高いこととともに斜面勾配35°以上の範囲が多い傾向が顕著にみられた．
図-1 地質平面図
3)地表踏査結果：対象範囲について，林道切通しや渓流沿いの自然露頭に露出する花崗斑岩について，岩石組織，割れ目(節理)の状態，風化状況(マサ化，コアストーン有無)の目視観察を行った．その結果，花崗斑岩には，岩石組織，節理および風化状況の大きく異なる2つのタイプがみられた．以下，「細粒花崗斑岩」，「粗粒花崗斑岩」と呼ぶ．現地概査と既往地質文献7),8)から花崗斑岩の岩石組織別(粗粒花崗斑岩/細粒花崗斑岩)の概略分布を示す地質平面図，地質断面図を作成した(図-1，図2)．細粒花崗斑岩は，岩体周辺及び内陸側に分布し，粗粒花崗岩は岩体中央付近と海側に分布する．海側は岩体上位の細粒花図-2 地質断面図
崗岩が浸食により削剥されたものと推察される．
粗粒花崗斑岩は，目視で径数mm程度の斑晶が明瞭で，石基部分の結晶も目視判別できる程度(1mm前後)である．山頂小起伏面付近に確認され，柱状節理から移行したマサ化やコアストーンを形成する風化帯(厚さ1～5m程度)がみられる場合が多い(写真-1の左)．細粒花崗斑岩は，目視で径数mm程度の斑晶が明瞭であるが，石基は結晶が認識できない程度に細粒である．岩盤としては，間隔1～2m程度の柱状節理が発達し硬質で，地形は急峻である箇所に多く，地表付近でマサ化やコアストーン形成などの風化がみられない場合が多い(写真-1の右)．

－ 227 －4)岩石薄片観察結果：粗粒花崗斑岩は，斑晶および相対的に粒径の小さい石基鉱物からなるが，両者とも鉱物の結晶の形状が認識できる程度に大きく，結晶同士が粒子の表面で接している(写真-2の左)．細粒花崗斑岩は斑晶と石基のコントラストが明瞭で，鉱物の粒子は判別が困難な程度に細粒である場合が多い(写真-2の右)．
４ 考察
細粒花崗斑岩は，硬質な塊状岩盤であり，急斜面や滝を形成することが多く，マサ化やコアストーン形成を伴わない場合が多い．
一方で粗粒花崗斑岩は，山頂緩斜面を構成し，マサ化，
写真-1 花崗斑岩の代表的な露頭写真
コアストーンの形成を伴い，遷急線付近でやや深い(5m 程度)崩壊跡地がみられる場合が多い．マサやコアストーンが，粗粒花崗斑岩で見られる理由については，風化の進行により互いに接する構成鉱物が分離することが考えられる(図-3 の上)．一方で，細粒花崗斑岩は，石基が細粒で緻密であるためマサ化が進行しないと考えられる(図-3 の下：同様の岩石組織を示す安山岩などの火山岩でもマサ化は通常知られていない)．花崗斑岩の風化は，柱状節理沿いに進行すると考えられ，構成鉱物粒子が細礫～砂状に分離しやすい粗粒花崗岩でマサ化やコアストーンの形成が進行するものと考えられる(図-4)．
次に，岩石組織の違いによる風化特性の違いと斜面崩壊への影響事項を考察す 写真-2 花崗斑岩の偏光顕微鏡写真
る．粗粒花崗岩分布地域は風化により山頂付近でマサ化が進行するため侵食に弱く相対的に緩い斜面勾配となり，山頂緩斜面の侵食前線(遷急線)付近では，コアストーンを含むマサ部分の崩壊メカニズムが想定される(図-5 の②)．岩体縁辺部の急斜面やがけを形成する細粒花崗斑岩部分は，岩石組織の特性からマサが形成されにくく岩盤は安定しているため，崩壊形態は主として岩盤上の表土の崩壊の形態となると考えられる(図-5 の①)．ただし，岩体下面の泥岩との地層境界面が流れ盤の箇所では，花崗斑岩の柱状節理がやや谷側へ倒れるような傾斜となるため，ゆるみによる斜面不安定化が進行することが考えられる(図-5 の③)．
以上のように，花崗斑岩分布域における斜面崩壊のメカニズムは，岩体の形成(貫入・噴出時の冷却過程)における構成鉱物結晶の粒径に左右されていると考えられる．この考察に従えば，花崗岩類の斜面崩壊危険度評価においては，岩石組織の違いからマサ化やコアストーンを形成するエリアを絞り込むことで，崩壊形態に応じた危険箇所を絞り込める可能性があると考える．今後は，多様な地域の花崗岩類について，岩石組織の区分や，強制風化試験などにより調査精度向上を図っていきたいと考えている．本検討においては，京都大学の松四雄騎准教授，深田地質研究 図-3 花崗斑岩の風化ﾒｶﾆｽﾞﾑｲﾒｰｼﾞ
所の松澤真氏に有益なご助言を頂いた．ここに感謝の意を表する．

図-4 節理に沿った風化ｲﾒｰｼﾞ図
図-5 花崗斑岩の斜面崩壊ﾒｶﾆｽﾞﾑ考察図【参考⽂献】
1）後誠介・江種伸之（2015）紀伊半島の地形・地質と平成 23 年斜面災害,和歌山大学防災研究教育センター紀要,第 1 号.
2）北川隆司（1999）花崗岩のマサ化のメカニズムと斜面崩壊,粘土化学,第 39 巻,第 1 号,p37-44.
3）日本応用地質学会（2019）平成 30 年 7 月豪雨災害（西日本豪雨災害）調査団報告書,p47-62.
4）日本応用地質学会（2020）2019 年台風 19 号（令和元年東日本台風）等災害調査団報告書,p83-87.
5）荒牧重雄・羽田忍（1965）熊野酸性火成岩類の中部および南部の地質,地質学雑誌,第 71 巻,第 841 号,p494-512.
6）Yasuto Hirata, Masahiro Chigira（2019）Landslides associated with spheroidally weathered mantle of granite
porphyry induced by 2011 Typhoon Talas in the Kii Peninsula, Japan,Engineering Geology 260.
7）木村克己・笹田政克・広島俊男（1991）20 万分の 1 地質図幅「木本」,地質調査所.
8）徳岡隆夫・原田哲朗・鈴木博之・八尾 昭・須田芳朗（1982）20 万分の 1 地質図幅「田辺」,地質調査所.

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