地すべり地における地下水流動の地球化学的解析
GIOCHEMICAL APPROACH TO THE FLOW OF GROUNDWATER IN LANDSLIDEAREA

田和愛子*・長谷川祐二**・大河原彰***
Aiko TAWA, Yuuji HASEGAWA, and Akira OOKAWARA

For the purpose of explaining the flow mechanism of groundwater in landslide area,
chemical analysis of groundwater and vertical groundwater logging were carried out inthe Kuroshio landslide area. Since, the Imari fault passes through the Kuroshio landslidearea, the fault may affect the flow of groundwater flow.
As a result, we realized that there are two aquifers in this area. One is unconfinedgroundwater flowing near ground surface, another is confined groundwater flowing on aslip surface.
We considered that the groundwater flowing on a slip surface causes the landslide. Andgroundwater flowing near ground surface is supplied through the Imari fault.
Such survey will give us important information when we design groundwater drainage
works.
Key Words : landslide, fault, flow of groundwater, chemical analysis, vertical groundwater logging

１．はじめにて、佐賀県黒塩地すべりを対象に、地下水検層、水質分析を実施したものである。

地すべりは、地すべり発生の素因となるような地形的、地質的特性を持った場所において、地下水（間接的には降本研究は、黒塩地すべりの地下水流動機構を詳細に調べ雨、融雪を含む）あるいは人為的な環境変化などを誘因とたものであるが、この結果得られた知見は、断層が存在すして発生する。この誘因の中で最も関連が深いのは地下水る他の地すべり地においても、地下水流動機構を解析するであり、地すべり地における地下水流動を把握することは、上で重要な手掛かりを与えるものと考える。

地すべりの移動機構の解明、集水井工などの地すべり対策

２．黒塩地すべりの概要工を計画する上で重要である。

(1)

一般的に地すべり調査で実施される地下水調査は、ボー地すベりの滑動状況

リング孔を利用した地下水位観測と地下水検層が主であ

黒塩地すべりは、佐賀県伊万里市の北西部、伊万里湾東る。しかし、これらの調査では各ボーリング孔における点岸部の海岸線に面している（図−１）。地すべりの範囲は、としてのデータを得られるのみで、面的、すなわち断面的、最大で長さ約1,000c、幅約600c、地すべり層厚は約30c

平面的な地下水流動を知ることはできない。特に地すべりにも及ぶ。滑動履歴は比較的新しく、明治43年、大正８年

地内に断層がある場合、地下水流動は複雑になるにもかかの２度にわたって大きな滑動が報告されている。平成７年

わらず、面的な調査はほとんど実施されていないのが現状にも降雨に伴って滑動を生じ、鋼管杭工、集水井工などのである。

対策工が実施された。

本研究は、断層が存在する地すべり地における地下水の黒塩地すべりのすべり面は、凝灰岩起源の粘土層からな流動機構を地球化学的手法により解明することを目的としり、概ね伊万里断層の下方斜面で地すべり層厚が厚く（20〜30c）、上方斜面で地すべり層厚が薄く（５〜15c）な＊
東京技術本部 試験研究部＊＊
東京技術本部 防災部＊＊＊ 関東支店 技術部っている。断層を境界にしたすべり層厚の差異は、断層のずれによって生じていると推測され、この断層を境にし1北方向のリニアメントが顕著に発達している。て、地すべりブロックは大きく２つに区分される。さらに断層の下方斜面では、Ａ〜Ｅの５つのブロック、断層上方地すべり地周辺では、新第三紀佐世保層群相の浦層が広ではＦの１ブロックに区分され、計６つのブロックが存在く分布する（図−２）。これらは部分的に第四紀の玄武岩にする（図−３）。地すべり地内には、滑動状況を計測するたよって被覆されている。相の浦層は塊状無層理の砂岩が大め、地盤伸縮計、孔内傾斜計を中心とした観測計器を設置部分を占めるものの、砂岩中には頁岩、石炭、凝灰岩を挟している。平成７年以前の観測では、毎年10〜20mm程度在している。相の浦層群の一般的走向は、Ｎ30°〜40°
Ｗをの変位が、平均的に記録されていたが、平成７年以降にＡ示し、南西側に約15°傾斜しており、前述のように地形に〜Ｅブロックを中心とした対策工が実施され、滑動は沈静

対し流れ盤構造を呈し、滑動しやすい構造となっている。

化しつつある。しかし、Ｆブロックについては未対策であ地すべり地内で採取された砂岩・頁岩は、風化が進んでおるため、現在も滑動は活発である。

り容易に砂状化する。玄武岩の露頭としては、北方の国道(2)沿いや地すべり頭部付近の道路法面に認められるが、ほと地形・地質概要

んどの場合、赤褐色系で土壌化している。

地すべり地域は、城古岳（標高404c）から徐々に高度を(3) 伊万里断層と還元帯の分布落としながら西北西方向に伸びる山稜の西側斜面に位置する。周辺部は開析作用が進んでいるものの、大局的にはケ

黒塩地すべりの位置する斜面の中央部付近には、ほぼ南スタ地形を呈しており、西側斜面が緩傾斜、東側斜面が急北の走向を有する断層が推定されている。調査ボーリング

傾斜となっている。これは地質構造的に西側斜面が流れ盤の結果から判断すると、断層上方斜面と下方斜面の地層分構造、東側斜面が受け盤構造となっていることを反映して布に変位を与えており、その結果、地層の連続性が断層でおり、地すべりの滑動方向も地質地盤に準じて、西向きと途切れている。この段層は、既往文献（1/50,000地質図幅なっている。また、地すべり地内では、特に中〜上部斜面伊万里、昭和33、地質調査所）で伊万里断層として記載さで亀裂や滑落崖、一連の波状地形が認められ、いずれも南れているものに相当すると考えられる（図−２）。よって、

234下水検層は、地下水流動面の位置および流動の程度を知る

以後この断層を伊万里断層と呼ぶ。
過去のボーリング結果より、伊万里断層周辺には、原岩ことを目的として、一般的な地すべり調査に用いられてい色系（暗灰色）で粘性化した地層の分布が確認された。こるが、この調査のみでは、各ボーリング孔における点のデれらの分布範囲をここでは「還元帯」と呼ぶ。還元帯の上ータしか得られない。これに水質調査を組み合わせること位（浅部）には強風化作用を受け、褐色化した地層があり、により、地下水流動の面的な情報を得られるものと考えた。

透水性が良いと推定される。還元帯は、主に頁岩を起源に今回の調査では、地すべり層厚が最も厚く、ボーリングするもので、すべり面に近い上位に分布し、不透水層を形本数も最も多い、Ａ測線に重点を置いた。Ａ測線は最も南成している。

側を通る測線である。地下水流動を知るには、トレーサ追跡などの手法もあるが、ここでは地下水が一般に利用され還元帯は、図−３から分かるように、伊万里断層に沿っていることを考慮して、実施しなかった。て分布しており、この分布範囲では、恒常的に地下水位が以下に検討方法について記す。

高い。降雨時には地表まで地下水位が上昇して、窪地に沼沢を形成するほどである。一方、この還元帯の分布範囲よ４．検討方法り下方斜面では、地下水位は概ね低くなっている。

(1)

３．本研究の目的

地下水検層

地下水検層を行う目的は、地下水流動面の位置および流以上に述べたように、黒塩地すべりにおける素因の一つ動の程度を明らかにすることにある。調査地点は、図−４として、伊万里断層、還元帯の存在が挙げられる。また、に示すように、Ａ測線上とその近傍で８孔、他の測線上で一般的に地すべり滑動の誘因には、降雨に伴う地下水位の９孔である。
調査方法は、ボーリング孔に食塩水を投入攪拌して地下上昇が挙げられるので、伊万里断層を中心とした還元帯分水の抵抗値を低下させ、その後25b間隔に電極をもつ検層布範囲の高い地下水位は、誘因の一つと考えられる。

器を挿入し、30、60、120分後の深度別の抵抗値変化をそでは、地下水は具体的に地すべり滑動にどのように寄与しているのだろうか。実際に地下水はどのような流動経路れぞれ測定した。

をもち、伊万里断層や還元帯は地下水流動にどのような影

(2)

水質分析

水質分析を行う目的は、地下水の分布を明らかにし、流響を与えているのだろうか。これらを解明することは、対動経路を追跡することである。調査地点を図−５に示す。

策工の配置計画等に大きく寄与することになる。

水質試料は、ボーリング孔、集水井、沼沢より計55試料をそこで、黒塩地すべりにおける地下水流動を明らかにす採取し、実験室にて水質分析を実施した。

るため、地下水検層と水質分析を実施することとした。地5孔内水については、井戸用採水器を用いて、原則としてている。特に62No.４、C-４孔ではすべり面を挟んで表層およびすべり面付近の２深度より、深度別に採水した。

上下にわたり、地下水流動が明瞭に認められた。他の

水質分析項目は、通常の地下水、地表水に含まれる主要３孔では、すべり面以深が孔曲がりのため、流動層の確認ができなかった。

溶存成分とした。すなわち陽イオンではナトリウムイオン（Na+）、カリウムイオン（K+）、カルシウムイオン（Ca2+）、この５孔の共通点は、帯水層（流動層）が厚く、比マグネシウムイオン（Mg2+）の4成分、陰イオンでは重炭

較的流速が均一で、流動が多い（還元速度が速い）と酸イオン（HCO ）、塩素イオン（Cl ）、硫酸イオン（SO推測されることである。

―
3―）

2―
4

w還元帯の分布域の３成分である。
上記の分析項目に対する分析方法は、日本工業規格工場

この傾向はA-２孔をはじめとする4孔で確認された。

排水試験方法（JIS K 0102）、工場用水試験方法（JIS K

すなわち、すべり面の上位で２層の流動層が確認され、0101）、上水試験方法に準拠した。

すべり面以浅において２層を分ける不透水層が、明瞭となる。この傾向を示す地点は、図−３から明らかな５．検討結果(1)

ように地下水位の高い還元帯の分布域と概ね一致する。
e地すべり頭部付近

地下水検層

地下水検層結果は、概ね図−６に示す４つの傾向に分けすべり面付近のみで流動が確認され、この傾向を示ることができた。なお、以下のq〜rに相当するボーリンしたのは８No.２孔のみであった。この地点は、周囲グ孔の位置は、図−７に示してある。の沼沢より孔内水位が高かったことから、すべり面付

q伊万里断層付近

近に被圧された地下水流動層が存在すると推定される。
rその他

62No.４孔をはじめとする５孔で同様の結果が得られ6

q〜e以外の傾向を示した地点では、概ね表層のみよび陰イオンに占める各イオンの当量濃度百分率（epm％）で流動が見られた。ただし、この傾向を示した地点のを菱形および三角ダイアグラム上にプロットしたものであ

多くは、地すべりの滑動によって調査孔が曲がり、する。
トリリニアダイアグラムでは、プロットされる位置によべり面以深のデータがとれなかったため、このようなり水質組成は次の５つのタイプに分類される。

検層結果となっている。
以上の結果を考察すると、地すべり移動土塊には２つの領域1 : Ca（HCO3）2 型

地下水流動層があると考えられる。一つは、すべり面付近

2 : NaHCO3型にあり、その上位に不透水層をはさんでもう一つの流動層

3 : CaSO4型、CaCl2型 ［アルカリ土類非重炭酸塩］がある。また、すべり面付近の流動層は、被圧されている

4 : Na2SO4型、NaCl型 ［アルカリ非重炭酸塩］可能性が高い。

5 : 中間的組成（2、3に合併することもある）［アルカリ土類重炭酸塩］［アルカリ重炭酸塩］

さらに、伊万里断層付近では、地下水流動が非常に顕著

図−８は、採水したA測線上の試料の分析結果をトリリで、厚い帯水層となっていることが推測され、断層が下部ニアダイアグラム上にプロットしたものである。これによ斜面に対して地下水の供給源の働きをしている可能性があると、調査地点の水質は、領域1のアルカリ土類重炭酸塩る。と領域4のアルカリ非炭酸塩、領域5の中間的組成に分類

(2)

水質分析

された。

主要溶存成分の分析結果は、分析値の図式表現を行って領域1の水質組成（アルカリ土類重炭酸塩）を示す水は、整理した。まず水質タイプの分類を試み、次にタイプの異最も一般的な地下水で、透水性が比較的よく、水量が多い同を異質の地下水の混合、流動の過程で生じる化学変化な帯水層の地下水である。この領域に分類された水は、すべどの観点で解釈し、地下水系統の解明を行った。具体的にり面付近から採取したものに多かった。

は、トリリニアダイアグラムによって水質タイプの分類を領域Ⅳの水質組成（アルカリ非重炭酸塩）を示すものの行い、さらにヘキサダイアグラムを作成して断面図上にプ典型は海水（NaCl）である。一方、雨水も海水に似た水ロットし、水質組成の変化を解析した。

質組成を示すとともに、溶存イオン量がきわめて少ないの

１）トリリニアダイアグラムが特徴である。この領域に分類された水は、表層から採取

トリリニアダイアグラムは地下水、地表水中の主要溶存したものであった。

成分の濃度をミリ当量単位（meq/l）で表し、陽イオンお領域5に分類される水は、中間的な水質組成を示すもの7であり、アルカリ土類重炭酸塩とアルカリ非重炭酸塩の混合水である可能性がある。
２）ヘキサダイアグラム
ヘキサダイアグラムは縦軸の左右に設けられたmeq/l濃度を軸に、左側に陽イオン、右側に陰イオンをプロットし、各点を結んで六角形の図形として表現したものである（図−９参照）。
ヘキサダイアグラムは、主要成分の比率と濃度を同時に示すことができるので、この図形の地理的分布を比較したり、水質組成の変化を把握するのに適している。
雨水は、一般に溶存成分が非常に少ないため、ヘキサダイアグラムの面積は小さく表されるが、地中に浸透するとよって希釈されていると考えられる。

土壌や地質中の成分が次第に溶け込んでくることによって、次第に六角形の面積が大きくなるとともに、水質の特６．考察

徴を表す形に変化していく。したがって、地下水の溶存成分が多いということは、地下水が長時間流動してきたこと以上の地下水検層、水質分析結果から黒塩地すべりにおを意味している。

ける地下水流動機構を次のように考察した。

図−10は代表的な断面（Ａ測線）にヘキサダイアグラム

地中に浸透した雨水は、Ａ-６（1.73ｍ）、Ａ-５（3.7ｍ）、をプロットし、これにトリリニアダイアグラムによる分類７No.４（1.5ｍ）、Ａ-３（4.7ｍ）のような水質を示し、透水にしたがって、塗色したものである。このなかで5型の中性に富む表層部を速い速度で流動する浅層地下水となる。

間型に分類されたものは、3型の分類に含めた。

これらの浅層地下水は、トリリニアダイアグラムによって表層付近から採取されたＡ-６（1.73c）、Ａ-５（3.7c）、分類される水質のタイプは異なるものの、溶存イオン量が７No.４（1.5c）、Ａ-３（4.7c）の水は、Ｒ-５の地すべり地比較的少ないという共通点をもつ。雨水は、流動過程にお内の沢水同様、溶存イオン量が極めて少なく比較的雨水にける岩石や鉱物からのイオン溶解によって、溶存イオン量近い水質と考えられる。即ち、地中に浸透してからの時間を増していくが、浅層地下水の場合には、流動時間が短いが短い地下水と考えられる。これらのボーリング孔は、孔ことや新たな雨水の流入などにより溶存イオン量はあまり曲がりのため、孔底がすべり面付近まで達しておらず、す多くならないためである。

べり面付近の水が採取できない状況であった。

一方、雨水の一部はゆっくりと地下に浸透し、８No.２

一方、表層付近から採取した試料のなかには、８No.２（8.8ｍ）のようにすべり面付近の比較的透水性に富む層を（1.6c）、Ａ-２（20c）、CHA-２（12c）のように、溶存イ流動する深層地下水となる。伊万里断層沿いには、不透水オン量が多く、1型の水質組成を示すものもあった。これ層となる還元帯が分布しており（図−10の斜線部分）、こらの地点はボーリング孔がすべり面まで達している。このの還元帯が、浅層地下水と深層地下水を明瞭に分ける不透ためすべり面付近の被圧された地下水が孔内全体を満た水層となっている。深層地下水は、溶存イオン量が多く、し、本来の表層付近の水を捉えていない可能性が高い。

トリリニアダイアグラムによる分類ではⅠ型に分類される

すべり面付近から採取した試料である８No.２（8.8c）、という特徴をもつ。

Ａ-４（21.5c）、８No.５（28c）、Ａ-２（29.5c）、CHA-２伊万里断層を境にして上部斜面と下部斜面の地質が分断（24.5c）は、1型に分類され、また溶存イオン量も多いたされており、地層に段差を生じているため、断層上方からめ、ゆっくり時間をかけて流動してきた地下水であると考流下してきた深層地下水は、断層付近で浅層地下水との混えられる。

合を生じる。その結果、８No.２（8.8ｍ）では溶存イオン

Ｓ-１は、地すべり末端部に位置する池から採取したもの量の多かった深層地下水が、断層部で浅層地下水と希釈混であるが、確実に浅層地下水や沢水が流入しているにもか合しＡ-４（21.5）では溶存イオン量が一旦は減少している。

かわらず、溶存イオン量が多く、水質組成も深層地下水の深層地下水はさらに、Ａ-４（21.5ｍ）→８No.５（28ｍ）→

特徴であるⅠ型を示している。しかし、CHA-２孔と比較

Ａ-２（29.5ｍ）→ＣＨＡ-２（24.5ｍ）のように溶存イオン量をすると溶存イオン量が少ないことから、この池は、被圧さ増しながら、流下していく。溶存イオン量の変化から、地れて地表に湧出した深層地下水が、表流水や浅層地下水にすべり末端に行くほど時間を経過していることがわかる。

89前述のように、伊万里断層を境にして上部斜面と下部斜近の地下水を排除し、深層地下水への供給を絶つことが有面の地質に段差が生じているとともに、伊万里断層部は陥効と考えられる。

没した地質構造になっているものと推定される。これを模今後の研究課題としては、次のことが挙げられる。対象

式的に表すと図−11のようになる。とした黒塩地すべりでは、既に集水井が施工されており、地すべり地頭部は、検層結果に見られるように、地表面これによって地下水流動が本来の状態から変化している可近くに不透水層があり、降雨が浸透しにくい。８No.２付

能性がある。さらに、ボーリング孔がすべり面付近で切断

近には降雨時に沼沢が形成されるのも、このためと考えらされているものが多く、地下水検層、水質分析ともにすべれる。したがって、本来であれば、深層地下水への供給量り面付近の傾向を正確に捉えていない可能性がある。

は少なく、浅層地下水となって流下すると推測される。しまた、本研究では水質の平面的分布から、地下水流動のかし、伊万里断層部で、地表近くの不透水層が陥没し、非傾向をむことができなかった。これは対象とした黒塩

常に透水性のよい地層が、断層の下部斜面のすべり面まで地すべりの地形に凹凸が少なく、平面的な流動は単純であ達しているため、浅層地下水が直接すべり面付近の地下水ったためであり、谷地形のある地すべり地などを対象とし帯に入っていくことになる。

た水質調査では、平面分布が把握しやすい。

したがって、伊万里断層はすべり面付近の地下水の供給さらに、本研究で用いた地球化学的手法が、他の断層が源になっていると考えられる。そして、すべり面付近の地存在する地すべり地の地下水流動機構解析にも適用できる

下水は、すべり面移動土塊に間かどうか、事例を増やしていくことが必要である。

水圧を与えることになり、剪断抵抗を低下させ、地すべり滑動の誘因となると考謝えられる。

辞本研究は、佐賀県河川砂防課、佐賀県伊万里土木事務所

７．まとめと今後の課題の皆様の多大な援助に依るところが大きく、ここに謝意を表します。

一般的に、地すべりの滑動には、すべり面付近に存在する地下水流動層の影響があるものといわれている。
本研究では、地球化学的手法を用いることにより、伊万参考文献
１）藤原明敏 : 地すべりの解析と防止対策、理工図書株式会社、pp86、1983.６
２）渡正亮、小橋澄治 : 地すべり斜面崩壊の予知と対策、山海堂、1987
３）地下水ハンドブック編集委員会 : 地下水ハンドブック、株式会社
建設産業調査会、1980.３、地すべ４）佐藤修 : 地すべり地における地下水水質調査法（その１）
り技術、Vol.20 No.１、pp11-23、1993.７、地すべ
５）佐藤修 : 地すべり地における地下水水質調査法（その２）
り技術、Vol.20 No.２、pp18-28、1993.11
６）吉岡龍馬 : 地すべり(4)地すべりと水―地球化学的調査（その１）、地下水学会誌、Vol.32 No.３、pp147-162、1990
７）地質調査所 : 1/50,000地質図幅、伊万里
８）建設省河川局 : 地下水調査および観測指針（案）、山海堂、1993

里断層付近一帯に分布する還元帯という不透水層の存在によって、地下水を地表面付近に貯留しやすい構造になっているということ、伊万里断層自体は、地表付近に溜まった水を深部の帯水層へ送り込む働きをしているということが明らかにされた。その結果、黒塩地すべりの滑動には、伊万里断層を中心とした地下水流動が大きな誘因となっているといえるであろう。
したがって、今後の地すべり対策としては伊万里断層部の地下水および伊万里断層に流入する上部斜面の地表面付

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