奇蹟之湖 水月湖 紋泥層層層沉積為何？
湖底的條狀紋中，藏有解開歷史謎題的關鍵線索 !!

水月湖 是三方五湖中最大的湖泊（面積 4.15 平方公里，水深 34 公尺）。經過七萬年歲月沉積，在湖

紋泥層（右圖）是根據季節變化，堆積不同物質而形成的。一對明暗條紋底形成稱為「紋泥層」的條狀紋路。為研究此紋泥層，各於 1993 年、2006 年、2012 年進行了三次學術

代表一年，記錄了能了解過去氣候變化，以及自然災害經過的重要線索。

鑽探。此七萬年不斷的紋泥層與其研究成果，已經受到國內外關注。

透過紋泥層的分析，可以得到有關當時自然環境（氣溫、水溫、植被等）
和自然災害（地震、海嘯、洪水、火山活動等）的高精確度資料，提供國內外各項研究。

日本海
日向湖
水月湖

久久子湖

菅湖

三方五湖是位於若狹灣國家公園的三方湖、水月湖、此外，紋泥層還可用於校正測量化石及遺址年代的放射性碳定年法。利用

菅湖、久久子湖、日向湖，共五個湖的總稱，已獲指定

水月湖紋泥層資料所建立的校正曲線「InCal13」已於 2013 年 9 月公開發表，為國家名勝。
在三方五湖的周圍地區，可以見到繩文時代的遺跡，三方湖並且於 2005 年，列入拉姆薩爾公約國際重要濕地名

三方五湖《福井縣》

據此，考古學及地質學領域中，水月湖紋泥層重要性如同「世界標尺」，使年
代測定精準度有了大幅度的提升。

單中。

（圖片來源： 若狹三方繩文博物館）
水月湖的紋泥層23

紋泥層的成因

形成世界第一紋泥層的有利條件

為何會形成紋泥層的條狀紋路

水月湖的地形與周圍環境

在春天至秋天，會有泥土與浮游生物殘骸等有機物沉積； 而晚秋至冬天，自湖水中析出的鐵質與大陸黃沙紋泥層的形成受到地形與周圍環境影響極大。水月湖擁有得天獨厚的幾項條件，因而能不受干擾等礦物質會沉積在水月湖的湖底。有機物含量多的紋層顏色較暗，礦物質含量較多的紋層顏色較亮，一暗層層沉積，形成一年一對的完整紋層。其主要條件有以下 4 點。集各項形成紋泥層之有利條件於一一亮的一對條狀紋路代表一年所沉積的紋層。

身的水月湖，為世界罕有，堪稱「奇蹟」的湖泊。

水月湖的沉積物平均一年僅形成 0.7 毫米，經過七萬年歲月才沉積而成現在的紋泥層。

1 沒有大型河川流入的地形
沒有直接注入湖裡的大型河川，且水深極
深，因此不會有大雨沖刷造成的大量水及土石流入湖中，影響湖底沉積。

2 群山環繞的地形
由於周圍被群山環繞，擋住因風而起的浪，所以湖水不會受風吹影響而被攪動。

條狀紋路是什麼時候形成的

3 湖底沒有生物存在

紋泥層如同樹木年輪一樣，一年形成一對條狀紋，因此透過紋層計算，便可以年為單位知道該紋層形

湖水未經攪動，因此水深之處沒有氧氣。

成的年代。如從上往下數，第 1,000 層的紋層便是距今 1,000 年前，第 1 萬層紋層即為 1 萬年前所形成

亦即生物無法於水月湖中生存，紋泥層也就的紋層。

不會被生物活動擾亂。

大雨後的空照圖。泥沙被沖刷流入變為褐色的三方湖，而照片上半部的水月湖則沒有泥沙流入。可以看到形成紋泥層各有利
條件的紀錄照片。（圖片來源： 福井新聞社）

4 不會淤積的湖泊

第 1,000 層 = 1,000 年前

一般情況下，湖泊會隨時間被上游沖刷下的土石等沉積物掩埋。然而水月湖受周圍斷層影響，長久以來不斷沉積。因此沉積物並未將湖掩埋，而持續堆積於湖底。
透過從上而下一層層計算
紋層（一對代表一年），可追溯其距今的確切年代。

第 1 萬層 = 1 萬年前■水月湖紋泥層
2006 年進行的鑽探調查， 採掘至湖下約 73 公尺深。 其中約
45 公尺內可見清楚明確的紋泥層。紋泥層的紋層可計算至距今約
7 萬年以上，如此完整無斷層的紋泥層是世界獨一無二。
45 公尺深至 64 公尺深處為沉積泥，一般認為是因為這段時期水月湖的水位較淺。
自 64 公尺深處開始再度呈現條紋狀分布，最底層的沉積物約為
距今 15 萬年前。
水月湖紋泥層全長示意圖45

從紋泥層中可以知道的事
以年為單位精確區分年代的紋泥層中，含有樹葉及花粉、火山灰及黃沙等物質。分析這些物質，可以復原過去的氣溫及水溫、氣候等變化，建立各年資料。

三方五湖周圍環境變化與人們的生活

3 萬年前 湖周圍區域因為氣候寒冷而乾

水月湖中經過七萬年沉積而成的紋泥層，是了解過去自然環境的重要資訊來源。

3 萬年前

燥，是一片稀疏生長著雲杉等針葉林的草原。

從紋泥層可知過去的氣候變化之後冰河期結束，湖周圍的植被逐漸變化為山毛櫸等溫帶落葉闊葉林。

從紋泥層中所含落葉及花粉可知
從紋泥層中所含落葉及花粉化石，可以知道當時

到了

落葉及花粉

湖周圍所生長的植物種類，以及當時的氣候和環境。

1 萬 2000 年前，氣候經歷逐漸回暖又急遽變冷的不穩定時期，才漸漸變為溫經由研究植物種類的變暖的氣候。植物如山毛櫸、櫟木、胡桃等樹木

遷，可以知道氣候及環分布開始擴展。一般認為這個時期，為繩文時境的變化，並根據紋泥代的人們於湖邊生活之始。

層可以年為單位，更加

稀疏分布針葉林的水月湖周圍詳細了解當時環境情況。

距今大約（照葉林）以及杉林分布開始擴展。

水月湖紋泥層中的樹葉化石（圖片來源： 水月湖研究計畫）火山灰
從大陸吹來的黃沙

從紋泥層中所含火山灰、黃沙可知

5700 年前，山茶等常綠闊葉林
1 萬 2000 年前

在湖周圍以鳥濱貝塚為始，發掘出許多繩文
時代草創期（1 萬 2000 年前）至前期（5500

紋泥層中含有火山灰，以及從大陸西風帶吹來的年前），紀錄繩文人生活的遺址。因為有盛產樹黃沙。從含有火山灰的紋泥層可得知火山噴發的年

木果實的山嶺，還有豐富漁獲的湖泊，這裡應代，而從黃沙可知道西風帶的風向變化等。

該曾是一片食物充沛適宜居住的地方。

從沉積情形的變化可知雖然紋泥層的沉積物厚度非常薄，但仔細觀察還是可以發現有沉積較厚、顏色不同的情況，這些即

由針葉林變為落葉闊葉林的水月湖周圍

是地震及洪水的痕跡。發生地震時，會有大量泥沙
自周圍沖刷流入湖中，形成較厚的沉積層。洪水氾火山噴發洪水

濫時也可以看到沉積情形有所變化。

5700 年前

分析水月湖的紋泥層，可知在過去 3 萬年間，有12 處因地震造成的較厚沉積層。可望利用地震及洪

洪水
洪水

水的紀錄，預測未來災害發生。

地震

洪水

洪水

於若狹三方繩文博物館展示的杉木製獨木舟。水月湖南方的三方湖附近遺跡出土。
繩文時代的水月湖周圍水月湖的紋泥層（部分）67世界考古年代測定的標尺「水月湖紋泥層」■ 校正曲線（IntCal13）概述與水月湖的角色、價值放射性碳定年法及世界標準用以測量化石、遺址年代的放射性碳定年法，是利用動
植物中所含的放射性碳（碳 14）測定年代的方法。

碳 14 為何樹葉等所含的碳 14

碳 14 的含量會在動植物死亡後 5730 年降為原有的一半。
利用這一點測量遺骸中所剩餘碳 14 的量，可以了解該動植
物死亡距今的年份。

立命馆大学 中川 毅 教授

我們人類天生就對於自己從哪兒所測得的年代並不完全正確，為以及未受深海

來、自己的存在又是什麼，有著得知正確生成年代，還得利用稱海水和石灰岩

濃厚的興趣。人類的遠祖是在什為校正模型的曲線，將測定年代的古老碳元素麼時候，因為什麼理由而離開非轉換為實際生成年代。

干擾，這種相對「單純」的資料

洲大陸，經歷什麼樣的險境，又然而動植物所含的碳 14 量，依照生成年代不同而有所庫特性，使得組成 IntCal13 的原是如何存活下來，繁衍至今呢？

對研究員而言，這個「曲線」不始資料中，水月資料佔了極為重

這不僅是人類學及考古學的謎題，能有多重標準，而必須經過國際要的部分。

更是哲學及價值觀的大哉問。例間協定，制訂統一標準。目前世如尼安德塔人「確切滅亡於什麼

界上運用最廣泛的校正模型稱為IntCal13 是經由許多研究員付出時候，為什麼會被智人所取代」、

IntCal，自 1998 年首次發表以來，巨大努力，而製作出的歷史標準

若要掌握距今 1 萬 3000 年內碳 14 含量，樹木的年輪是「繩文人是什麼時候開始製作陶於 2004 年 及 2009 年 皆 多 次「標尺」，其中水月湖便是這個架

最有效的樣本。透過計算樹木年輪的數量確定生成年代，器」？為了找出這些問題的答案，更新。

構的棟樑。水月湖對歷史學家與變化。因此僅由碳 14 的量所測得的年代並非完全正確，仍必須校正誤差。為校正誤差，必須正確掌握該年代的碳14 含量。

碳 14 的半衰期
5730 年

以及年輪中碳 14 含量，都可用於比對正確的年代。然而因碳 14 產生於大氣中， 經由植物行光合作

我們才需要能計算長達幾千、幾IntCal 就 好 比 像 是 國 際 公 尺 原

考古學家而言，就像是格林威治

為找到 1 萬 3000 年以前的古老木材非常困難，一旦年代早用而進入植物體，再透過食物鏈大量進入動萬年時間單位的「時鐘」。 但是器 和格 林 威 治 天 文臺一 樣， 都天文臺之於現代人的意義。利用物體中。動植物體內的碳 14 在生物死後，不在那個時代，自然不存在機械鐘

可說是定義地質時間的國際標

IntCal13，不但可以明察過去所會有新的碳元素進入，因此含量會逐漸減少。

及原子鐘。這時，就要仰賴地質準「 標 尺 」。 而 這 個 標 尺 IntCal

發生的事，在明白人類的根源，學領域中所謂特殊的「時鐘」，或也於 2013 年 9 月再度更新，由以此為基石洞悉未來方面，也有稱計量時間的「標尺」，而地質學學 界 發 表 了 IntCal13 標 準。 在

飛躍性的進展。

家也致力於提高它的精準度。福IntCal09 之前，雖然未曾採用過井縣水月湖對此發揮了重要作用，水 月湖的 資 料， 但由於 其 良 好

使得這個「時鐘」或「標尺」的的品 質 狀 態 受到 肯 定， 在 新的功能大幅度提升，幾近完備。

IntCal13 標準中已開始全面採用。

於 1 萬 3000 年前，便須利用海底盆地的紋泥層或是淺海珊湖測定年代。這些海洋材料，會受到海水所含二氧化碳影響，由於碳具有這種特性，同時又確知碳 14 的有許多無法確定的因素。

半衰期為 5730 年，因此我們可以以此定年。
碳 14 受 到 地 球 磁 場 及 太 陽 活 動 周期 影 響，而水月湖的紋泥層，在過去七萬年都沒有間斷地持續不斷沉積，和年輪一樣，只要計算紋層的數量，就可以得知

每年存在大氣中的濃度都不同。
目前可測量的碳 14 含量約至距今 5 萬年前。

生成的年代。同時，測量紋泥層中落葉化石的碳 14 含量，便可測量出落葉年代的正確碳 14 含量。據此，比對在世界

由於 IntCal 標準的原則須避免過各地測得的放射性碳定年結果與水月湖中的資料，相當於為測量距今 5 萬年前的年代，一度 依 賴 單 一 地 點的資 料， 因此

水月湖中第幾紋層的落葉化石碳 14 含量，便可以知道正確

般在世界上最普遍使用的定年法

IntCal13 也整合水月湖以外的資生成年代。現今世界上測定年代，都是使用最精準的「世為「放射性碳（14C）定年法」。

料。但是，由於所使用的資料數界標尺」水月湖紋泥層。

但是僅從物質殘餘的碳 14 含量

量、用以校正的年代「重要性」，水月湖的落葉化石（圖片來源： 水月湖研究計畫）89

水月湖 紋泥層研究進程■ 未來應用發展前景【1993 年 第一次調查】

鳴門教育大學 自然與生活教育系 米延 仁志 副教授

1991 年首次進行挖掘水月湖底沉積物的工作。安田喜憲名譽教授［國際日本文化所謂理解過去是什麼意思呢？ 18 世紀英國地質學動）的 IntCal 曲線進行多方比對，研究中心］所帶領的研究團隊進行勘探後，家詹姆斯 ‧ 赫登曾說「現在是通往過去的一把鑰

由於準確率極高，不但推定馬雅匙」，為近代地質學奠定了基礎。基於「現在是通往文化的延續時間，也由於這座城過去的一把鑰匙」這個概念，現代世界各地的地質

市有其文化中最為古老的公共祭祀建築，更推翻長

學積極致力於研究氣候變化的詳細變遷情形。2013

久以來所認為的，馬雅文化起源受到鄰近奧爾梅克確認了亞洲首次發現的紋泥層沉積物。其後該研究團隊於 1993 年開挖約 75 公尺的沉積物，並發表以紋泥層中花粉化石為基

年 9 月 27 日報導的「政府間氣候變遷委員會」第 6

文化單方面影響的說法。

礎，有關繩文時代開始前後時期古代氣候

次報告書中，便是基於這樣的概念而加以總整地質大部分的碳 14 年代都適用 IntCal13 曲線，日後日本學研究。如此不僅能回應國際上迫切須解決的課題，

也將發展以正確時間軸為準的考古研究。同時，有更對探索過去的科學起了重要作用。

鑑於目前所做的努力，提高舊石器時代後期、繩文變化的研究。

於湖上進行鑽探的樣貌【2006 年 第二次調查】

時代至歷史時代的編年體系精準度目標指日可待。
通入湖底的鑽探井，這裡就是 7 萬年時光隧道的入口

在 2006 年，中川毅教授［英國新堡大學］
所帶領的研究團隊進行了 4 次鑽探，成功

在研究沿時間變化之各種現象的領域（歷史科學）
中，為正確掌握事物因果關係，必須確知事物的發
生順序、不同地區發生的時間點以及偏移。為此，挖掘厚度約 73 公尺的完整沉積物。研究團

學界需要精準的年代刻度。近年來日本研究團隊（文隊計算湖中取得的標本「SG06」紋層數量，部科學省新學術領域「環太平洋區域環境文明史」，了解其累積的年份，並測定紋層中落葉化石領域代表 青山和夫 茨城大學教授）中的考古學家，的放射性碳年代。此研究成果刊載於 20122006 年 調 查 當 時，成為研究員宿舍的小木屋。被研究員
戲稱為「水月希爾
頓飯店」

年美國科學雜誌《Science》，翌年水月湖紋泥層即成為可為 5 萬年內年代定年的「世界標尺」。

於馬雅文化代表性的賽巴魯遺跡（中美洲瓜地馬拉）
進行遺跡自開始到滅亡時期的全面挖掘時，共同研
究的自然科學家利用碳 14 為大部分樣本定年。將賽巴魯遺跡（圖片來源：茨城大學 青山和夫教授）

定年結果利用貝氏定理，將稱為擺盪（小幅度的振【2012 年 第三次調查】
2012 年調查活動，為多田隆志教授［東世界各地的紋泥層與水月湖紋泥層

京大學研究所］帶領的研究團隊所進行。

4個鑽探井取出約73 公尺深，無缺損的完整紋泥層。

由紋泥層中所含黃沙可以研究西風帶的時代變化，根據河川流入的黏土堆積速度還原降雨量的研究也有大幅進展。

紋泥層也分布於德國艾菲爾山脈地區與委內瑞拉

這幾處紋泥層與水月湖相同，都使針對過去自然卡里亞科海盆、義大利蒙地丘、中國龍灣等地。並環境及地震、洪水等自然災害，人類生活及歷史的且在日本除了水月湖之外，一之目潟（秋田縣）、東關係等研究有顯著進展，在說明地球暖化等天災機鄉池（鳥取縣）、深見池（長野縣）也發現了紋泥層。

制，以及人類史的研究方面，更讓人期待今後的研究成果。

正進行保存作業的中川毅教授

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作成日 平成26年6月