講 座Lecture
すべりに伴う物質の移動と変形 第５回

Displacement and deformation of the sliding materials No.5

海底地すべりSubmarine slides
池原研／産業技術総合研究所地質情報研究部門

Ken IKEHARA／Institute of Geology and Geoinformation, AIST
キーワード：海底地すべり，海底地形，音響的層相，地震，環境Key words：submarine slide, bathymetry, acoustic facies, earthquake, environmental impact

１．海底地すべりとその調査方法

が，エネルギーロスが少ないため，海底下深部までの探現在の海底には多数の地すべりが存在する。近年の海査が可能となる。数kHz程度の音を用いた音波探査によ底調査研究の進展に伴って，その存在数のみならず個々

ると，未固結堆積物の条件の良い場所では表層の１００mの地滑りの大きさや形態などの詳細も明らかになってき程度までの構造を高い分解能で把握できる。音響的層相ている。しかし，広大な海底に対して，詳細に調査され（音波探査記録における海底面や反射面での反射強度やている海域はまだ小さく，海底地すべりの全体が把握さ透過深度，内部反射の有無，反射面の形状などの違いでれているとはいえない。本論では，国内外の報告例から区分される層相）やその組み合わせは，堆積物の種類や海底地すべりについてその形態学的特徴や発生メカニズ堆積・変形構造を反映しており，そのためこれらは堆積ムなどを概観する。

過程の推定によく利用される。海底地すべり・斜面崩壊

通常の海底調査では，専用の調査船が用いられる。調査船と対象である海底との間には水が存在する。この研究においては，このような高分解能の音波探査記録は必須の道具といえる。このように，さまざまな周波数のため，陸上の調査とはかなり異なった方法が使われる。の音を使用することによって海底表面から海底下の構造

海底は浅海域の波浪や流れの影響を受ける場を除けば，を把握できる。さらに微細な海底表面の構造を調べるにその多くは堆積域であり，風化や生物活動の影響も小さは，深海カメラや深海曳航式テレビ，潜水調査船などがいことから，一旦形成された崩落地形は陸上よりも保存使われる。実際に海底がどのような堆積物で構成されてされやすい。したがって調査研究においては，海底地形いるかは，さまざまな種類の道具を用いて堆積物や岩石の把握がもっとも基本となる。水は光を通しにくいため，を採取して調べる。海底地すべりの発生時期の特定は堆水深を含め水底の様子を捉えるには通常音が用いられる。

積物中に挟在する斜面崩壊イベントによって形成される

水深は，以前は調査船から錘を降ろして測っていたが，堆積物（水中土石流堆積物やタービダイトなど）から決

その後調査船から真下に向って音を発射し，発射してかめることができる場合がある。

ら海底で反射してきた音が戻ってくるまでの時間と水中での音速から水深を測定するようになった。これにより，点での測深が線へと進化した。さらに近年では，

２．海底地すべり・斜面崩壊の特徴
海底地すべりの特徴はまず，その規模が大きいことで多数の指向性を高めた音を角度を変えて発射し，水深のある。陸上の地すべりでは地すべり土塊の体積は大きい数倍の幅の水深を一度に測定するようになった。これにものでも数十km３程度であるのに対して，海底地すべりより， 線へと進化した。海底地すべりや崩では数千〜数万km３のものもあり，移動距離も数十〜数壊地形の詳細もこのような測深技術の進歩に伴って明ら百kmに及ぶものもある。表−１にHampton et al （. １９９６）

かになってきた。海底・湖底の表面構造の詳細は，音をによってまとめられた海底地すべりの規模を示す。ただ扇状に発射し，その反射強度の強弱を面的に捉える装置し，同じ海底地すべりについても研究者によって異なる（サイドスキャンソナー）によっても，明らかにされて見積もりがなされているなど，調査方法やその精度の違いる。この装置では，海底地形のみならず，海底表層にい，規模の決定における定義付けの問題などが残されて分布する堆積物の特徴も明らかにできる。測深では１０いる。次に，海底地すべりの起こる斜面は必ずしも急斜kHz程度，サイドスキャンソナーでは数〜１００kHz程度面であるとは限らない。一般的な海底の傾斜は，堆積物というほぼ海底面ですべてが反射してくるような周波数の水中安息角を越えておらず，傾斜角が大きすぎることの音を使用するが，海底下の構造を明らかにするためにによる崩壊は起こりにくい。例えばカリフォルニア沖では，数kHzから１００Hz程度の低い音が使われる。低い音は，０．
１°の陸棚上で地滑りが生じているほか，アラスカは波長が長いため，把握できる構造の分解能は悪くなる

湾陸棚上の０．
５°，カリフォルニア三角州の０．
２５°，メキ１１２が面

J. of the Jpn. Landslide Soc., Vol.41, No.5558 (2005)

表−１ 海底地すべりの規模（Hampton et al .,１９９６より抜粋）

シコ湾ミシシッピ川三角州の０．
０１°，ニュージーランド
沖陸棚斜面の１〜数°以下など，傾斜数°に満たない斜面
でも地すべりは生じている。このような崩壊規模や移動距離の大きさや斜面傾斜角の小ささは，水に飽和した海底という環境要素が関係していると考えられる。また，ハワイ諸島やカナリー諸島などの海洋火山島では，海面上の火山島自体の崩壊に起因した大規模な海底地すべりが認められる。日本でも，北海道渡島大島北側斜面には火山の山体崩壊に伴う崩壊堆積物が分布している。海底地すべりの形態は図−１のように模式的に示される。
このような緩斜面における海底地すべり・斜面崩壊の図−１ 海 底 地 す べ り の 模 式 図（Varnes，
１９７８を 改 変 し た９９６による）Hampton et al .,１

発生には，堆積物中の間隙水圧の上昇が関係しているとされる。間隙水圧を上昇させ，堆積層を崩壊させる原因の露出する急崖とその崩落物が構成する緩斜面の繰り返としては，以下のものがあげられる。１）地震，２）構しで構成されていることが多い。どのような崩壊が起き，造運動，３）暴風時の波浪，４）潮位変動，５）
津波，６）

結果としてどのような崩壊堆積物が形成されるかは，斜海水準変動，７）堆積物の供給過大，８）
ガスハイドレー

面の規模や傾斜・形態，斜面を構成する岩層の種類と堆トの分解，９）火山活動，１０）海底地盤内浸透流，など

積層の厚さ，堆積速度，海底地すべりや斜面崩壊の発生が上げられる。しかし，ある場所で見られる海底地すべ原因の発生間隔やこれらの組み合わせによる。

り・斜面崩壊の発生原因をその形態などのみから断定す
３．日本周辺海域における海底地すべりの例ることは困難な場合が多い。
海底地すべり・斜面崩壊はさまざまな環境で発生して規模の大小を別にすれば，海底斜面崩壊はどこの海底いるが，フィヨルド，河口三角州，河川などからの堆積斜面でも認められる。近年の高度化された海底測深技術

物供給量の多い陸棚域，陸棚斜面上部，海底谷，海底火を用いた調査結果から多数の海底地すべり・海底斜面崩山周辺などで多く見られる。底質としては，未固結泥質壊を示す地形が確認されている。

斜面，未固結砂質斜面のほか，岩石斜面が崩壊する場合

図−２は北海道沖日本海に位置する海洋海山付近の海もある。崩壊地では，音波探査記録で堆積層を切るすべ底地形図である（池原ほか，２００４）。海山の西側斜面にり面が明瞭に認められ，すべり面で区切られた堆積層中は多数の馬蹄形の崖が認められ，斜面崩壊の存在を示しにはほとんど変形の認められないものから，大小さまざている。「しんかい２０００」による上部斜面の潜航調査に

まな崩壊土塊の集合からなるもの，水中土石流堆積物かよれば，大規模な崩落崖は認められないものの，玄武岩ら高密度・低密度混濁流堆積物まで，斜面上部から基部，の露出する急崖と緩斜面が繰り返す地形が観察されていさらに海盆底に向かって異なる地形・堆積過程を持つ堆る。この斜面の下部には崩落物，その沖合には崩壊物が積物が分布する。測深記録では単純な一つの斜面とみら混濁流となって堆積したことを示す音響的層相が認められる崩落崖も，潜水調査船で潜ってみると岩石や堆積層れている。ここでは，崩落崖から海盆底までの水深差がJ. of the Jpn. Landslide Soc., Vol.41, No.5559 (2005)

１１３講 座図−３ 山陰沖における斜面崩壊と水中土石流堆積物の分布（池原ほか，１９９０による）．三角が崩落崖の位置を示し，三角の頂点は崖の向きをあらわす．ハッチ部は水中土石流堆積物の分布域をあらわす

図−２ 北海道沖日本海東縁海洋海山周辺の海底地形（池原ほか，２００４を一部改変）．海山の西側斜面には多数の馬蹄形崩壊地形が認められる．斜面の基部には海盆底より傾斜の大きい面があり，斜面からの崩壊物が堆積しているものと考えられる

大きいこと，海山斜面が急で通常時の泥（半遠洋性泥）が堆積しづらいことなどから，崩落物の多くは海山斜面の基部に堆積してテラスを形成し，その一部が混濁流によって海盆側に運ばれていると推察される。
山陰から北陸沖の陸棚斜面にも海底地形や音響的層相から多数の斜面崩壊や海底地すべりの存在が報告されており（図−３；池原ほか，１９９０），典型的な斜面崩壊起源の海盆埋積システム（slope and base-of-slope system :Nardin et al ., １９７９）の一例である。斜面崩壊起源のシステムは，点源である海底谷を通じて混濁流で斜面上部から海盆底に土砂が供給され海盆が埋積されていく海底図−４ 山陰沖隠岐トラフ南西部における代表的な地層探査記録（池原ほか，１９９０による）．音響的層相の特徴などから，Facies３，４は半遠洋成泥（一部はタービダイト），Facies５は海底地滑り（スライド）堆積物，Facies６はスランプ堆積物，Facies７，８は水中土石流堆積物と推定される．右上は斜面中部の海底地すべり部分の拡大図

谷−海底扇状地−海盆底のシステム（canyon-fan-basinfloor system）とは異なり，斜面がある幅を持って崩壊作る凹凸に富んだ地形が，さらに斜面基部には崩落の際してその斜面基部から海盆底を埋積していく，線状に堆に海水を巻き込んで生じた水中土石流からの堆積物が，積物供給源を持つ埋積システムである。山陰から北陸沖

そしてさらに斜面から離れた海盆底には水中土石流から海域の海底堆積物は未固結のシルト質粘土からなり，斜派生した混濁流からの堆積物が分布する。水中土石流堆面崩壊は海底下に存在する基盤の高まりの沖側斜面に発積物は比較的明瞭な末端部を有しており，場所によって達する。基盤の高まりの陸側には泥質堆積物が厚く堆積は複数の土石流のユニットの累重が確認できる。隠岐トし，平坦面を形成している。図−４に隠岐トラフ南西部

ラフ南西部の海底から採取されたいくつかの海底堆積物における代表的な地層探査記録の例を示す。ここでは，柱状試料には明瞭な水中土石流堆積物が挟在している。

平坦面の成層した泥質堆積物が斜面上部において重力的

この堆積時期はおそらくは３万年程度より前，少なくとに滑り落ち，堆積層中の反射面とすべり面とで形作るブも完新世以前である。このような斜面崩壊に由来する堆ロック状の構造が認められる。その下位には明瞭な崩落積物は隠岐トラフだけでなく，対馬海盆南部や西部，大崖が存在し，斜面中部から下部には滑り落ちた堆積層が和海盆南西部にも認められ，日本海南部の海盆の普遍的

１
１４J. of the Jpn. Landslide Soc., Vol.41, No.5560 (2005)

な埋積過程であるといえる。この一連の斜面崩壊堆積物ブロックからなる海底が発達していることが確認されたのうち，北陸金沢沖の崩壊地（図−５）では，潜水調査（図−６）。しかし，音響的な調査手法から把握される大船による潜航調査が行われた。この斜面崩壊地は図−１

地形から，潜水船で観察できる微細地形まで，そして構に示した模式的な海底地すべりによく似るが，崩壊場所成する堆積物の状況までを把握したような研究例は現在が斜面上部であるため，押し出された堆積物が流動化し，のところ知られていない。

斜面基部の海盆底に水中土石流堆積物として堆積してい東海沖伊良湖水道南方の第２渥美海丘の北西側斜面にる点が異なっている。この潜航調査による海底観察の結も明瞭な斜面崩壊地形が認められる（東海沖海底活断層

果から，音響的層相から推定されたのと同様，崩落地の研究会編，１９９９）。第２渥美海丘はフィリピンプレート

上部の崩落崖の直下では数〜数十m規模の大きな堆積物の沈み込みによって形成された外縁隆起帯の地形的高ま図−５ 福井沖海底地すべり内の音響的層相分布（左；山本，１９９１による）と地すべり上部の地層探査記録（右；池原・片山，１９９２による）

図−６ 福井沖海底地すべり地の海底写真．A，B；崩壊地前面の数〜数十m規模の凹凸部，C，D；数十〜数cm規模の崩壊物とそれを薄く覆う泥J. of the Jpn. Landslide Soc., Vol.41, No.5561 (2005)

１１５講 座りのひとつであるが，この付近の地震探査記録には，海震源パラメータなどからの津波シミュレーションでは説底下にメタンハイドレート（ガス分子と水分子とからな明のできない規模の津波をる固体結晶のうち，メタンガスからなるもの。温度−圧面崩壊に求めようとする傾向すらある。これに対してメ力条件により海底下で安定に存在するが，温度−圧力条タンハイドレートが海底近傍まで存在するような場所で件の変化により液体（水）と気体（メタンガス）に変化は，温度−圧力条件の変化によるハイドレートの分解はする。結晶構造のすべてのかご状格子（ケージ）中にガガス排出に伴う体積膨張によって海底斜面を崩壊させる

ス分子が含まれるとハイドレートの体積の２００倍ものガ可能性がある。また一方で，海底斜面崩壊による海底下スが含有されるとされる）の存在指標のひとつである擬の圧力の急激な減少はハイドレートを分解させる方向に似海底反射面（Bottom Simulating Reflector ; BSR；音働く。地震などによる斜面崩壊は，多量のメタンガスを波探査記録で海底下の堆積層の構造に斜交し，海底面か海底から大気中へ放出させる原因の一つとして注目されらほぼ同じ深度（＝同じ圧力）に認められる反射面。メている。メタンガスは二酸化炭素よりも強い温室効果ガ

タンハイドレートの存在やオパールの温度−圧力条件のスであるので，急激かつ大量のメタンガスの大気中への変化に伴う結晶構造の変化などを反映する）が認められ放出は地球温暖化に大きく貢献した可能性がある。アメるほか，海底からの高いメタンフラックスを反映して形

リカ西岸のサンタバーバラ海盆では，このようなメタン成されたと考えられる炭酸塩岩やシロウリ貝などの化学ガスの放出が数千年スケールの汎世界的な地球環境変動合成生物群集も確認されており，メタンハイドレートがに同調して起きていたことが指摘されている（Kennett

海底下に存在する可能性が高い。温度上昇や圧力低下に

et al ., ２００３）。最後に，海底地すべりや斜面崩壊の研究

よる固体のメタンハイドレートの分解（液体化）と分解もこのように，地球環境問題から地震・防災問題まで幅によるフリーガスの生成は堆積物の間隙水圧を上昇させ広い波及分野を持っていることを指摘しておきたい。

未知の海底地すべり・斜る（Ashi，１９９９）。第２渥美海丘北西部の斜面崩壊がこのようなメタンハイドレートの分解によるものかは不明

参考文献であるが，その可能性は否定できない。

Ashi, J．（１９９９）：Large submarine landslides associated with decomposition of gas hydrate, Landslide News, No．
１２，pp．
１７以上は，深海域の例であるが，日本海粟島の沿岸部などの浅海域や琵琶湖西岸や洞爺湖，中海などの湖沼でも水中地すべりが発生している。粟島では冬の低気圧の大波による浅海底の流動が沿岸陸域までおよんだもとを考えられている。また，琵琶湖西岸では安曇川三角州の前面が地震時に崩壊したものと解釈されている。中海では飯梨川からの急激な堆積物供給のため，三角州前面が円弧すべりを起こして湖底を押し上げ，底置層の泥からなる小島（マッドランプ；密度の小さい三角州の底置層の泥層が荷重によって変形・上昇して形成する泥の塊。ダイアピルの一種）を形成した。
４．海底地すべり・斜面崩壊研究の重要性
以上のように海底地すべりや斜面崩壊は必ずしも珍しい現象ではない。しかし，その発生原因は多岐にわたること，調査方法が特殊で誰でも解析に十分なデータを取得したり，データにアクセスすることが困難なこと，海洋地質関係の研究者が少ないことなどから，その研究が十分に行われているとは言いがたい。一方で，海底地すべりに関係した研究に対する期待は小さくない。例えば，地震によって海底斜面の崩壊が起きるような場所では，斜面崩壊起源の堆積物を認定し，その堆積年代を決定することにより，過去の地震の発生時期と発生間隔を知ることができる可能性がある（池原，２０００）。さらに最近では，海底斜面崩壊による津波の発生も防災上の大きな問題とされており（Bardet et al（eds.）
.
，
２００３）
，地震の１１６−２０．
Bardet, J.−P., Synolakis, C.E., Davies, H.L., Imamura, F. and Okal,
E.A.
（edited）（２００３）：Landslide Tsunamis : Recent findings
and research directions, Pure and Applied Geophysics,
Vol．
１６０，Nos．
１０−１１，pp．
１７９３−２２２１．
Hampton, M.A., Lee, H.J. and Locat, J．（１９９６）：Submarine landslide, Rev. Geophys., Vol．
３４，No．
１，pp．
３３−５９．
池原 研（２０００）：地震性堆積物を用いた地震発生年代と発生間隔の解析，地質調査所月報，Vol．
５
１，Nos．
２−３，pp．
８９−１０２．
池原 研・片山 肇（１９９２）：日本海南部，北陸ゲンタツ瀬北方沖の海底斜面崩壊地の潜航調査，第８回しんかいシンポジウム
報告書，pp．
４７−５３．
池原 研・片山 肇・辻野 匠・荒井晃作・板木拓也・保柳康一（２００４）：深海底タービダイトを用いた地震発生間隔推定における堆積作用理解の重要性−北海道沖日本海東縁海洋海山周辺の例，地質学論集，No．
５８，pp．
１１１−１
２２．
池原 研・佐藤幹夫・山本博文（１９９０）：高分解能音波探査記録からみた隠岐トラフの堆積作用，地質学雑誌，Vol．
９６，No．
１，pp．
３７−４９．
Kennett, J.P., Cannariato, K.G., Hendy, I.L. and Behl, R.J．
（２００３）：
Methane hydrates in Quaternary climate change, The clathrate gun hypothesis, AGU,２１６p.
Nardin, T.R., Hein, F.J., Gorsline, D.S. and Edwards, B.D．
（１９７９）：A review of mass movement processes, sediment and acoustic characteristics, and contrasts in slope and base-of-slope
systems versus canyon-fan-basin floor systems, In Geology ofContinental Slopes（Doyle, L.J. and Pilkey, O.H., eds．
）, SEPMSpec. Publ., No．
２７，pp．
６１−７３．
東海沖海底活断層研究会編（１９９９）：東海沖の海底活断層，東京大学出版会，
１５１p.
山本博文（１９９１）：福井沖大陸斜面の海底地すべり，地質調査所月報，Vol．
４３，pp．
２２
１−２
３
２．
（原稿受付２００４年８月１６日，原稿受理２００４年１０月８日）

J. of the Jpn. Landslide Soc., Vol.41, No.5562 (2005)