第四紀の環境変動と人為活動を読みとるための土壌研究の方法論：「堆積土壌」における土壌断面の見方と考え方
Method for the decoding of the Quaternary environmental changes andhuman activity recorded in the“Sedimentary Soil”proﬁle
三浦 英樹

＊

Hideki MIURA＊

大学共同利用機関法人 情報システム研究機構 国立極地研究所
Research Organization of Information and System, National Institute of Polar Research

摘

要

遺物や遺構を埋積する土壌は、（1）厚い堆積物の風化・土壌層位分化で形成される「風化土壌」と（2）細粒物質が土壌生成作用を受けながら緩慢に堆積して形成される「堆積土壌」の 2 つに区分できる。このうち、「堆積土壌」は、第四紀の気候・植生・
海面変化・人為活動の影響を受けながら上方に向かって形成されるため、それらの影
響がずれて土壌断面に記録されやすく、遺物や遺構の埋積当時の古環境復元にとって有益な情報源となる。「堆積土壌」における土層変化は、環境変動に対応した地表付
近の土壌生成作用の変化によって形成されると考えられることから、土壌断面を岩相層序学的な地層単位に区分して編年・解析することができる。この従来とは異なる土壌の見方によって、ローカルな環境変動や人為活動の記録をグローバルな環境変動と関連づけて土壌断面から読みとることや、同じ時間軸で異なる土壌の形成過程を比較することが可能になる。

キーワード：人為活動、堆積土壌、第四紀環境変動、土壌生成作用、土壌断面解析
Key words：human activity, Sedimentary Soil, quaternary environmental changes,
soil forming process, soil proﬁle analysis

1．はじめに：土器はどうして土の中にうまっているのだろうか？

日本国内で知られている事実を挙げて、従来の欧米のスタンダードな土壌成因論の考え方だけでは、日本のある種の土壌の形成を説明・解釈できないこと「土器はどうして土の中にうまっているのか。しを指摘した。その後、風成塵が土壌母材に与える影
2）
かも、縄文早期→中期→晩期といったように成層を響に関する研究は大きく進展し 、細粒な堆積物のしてうまるのか」。かつて、井尻正二は、「拝啓 土
緩慢な付加という日本国内の現実を考慮した具体的
壌学者様」という文章の中で、このような疑問を提な土壌断面の形成過程、記載方法、古環境復元に利1）示した 。この問題を土壌学者に尋ねてみたところ、用可能な土壌単位に対する新たな考え方も断片的に
3）－ 8）
誰ひとりとしてすっきりした解答を与えてくれず、提示されるようになってきた。
本稿では、上記で指摘された問題と関連して、「いままでは、土器が土にもぐるのだと答えていた」という土壌学者もいたという挿話を紹介している。
1960 年代以降に行われてきた、多くの第四紀地形
さらに、井尻は、「土壌学の教科書をひもといてみ
地質学者や土壌学者の研究・考え方・議論を総括しると、土壌というものは、ある有限の（既存の）母材たうえで、母材となる堆積物の堆積過程と成因に基が風化し、変形して、A 層……等々となるのだ、とづいて、土壌を「風化土壌」と「堆積土壌」という書いてあります。つまり、土壌（いまかりに、これ
2 つに大きく区分することを提案する。次いで、具は大半、沖積世〔完新世：筆者注〕の産物としてお体的事例として南関東と北海道北部という気候・堆
きます）は、洪積世（更新世：筆者注）の風化・変形積環境が対照的な 2 つの地域の「堆積土壌」を取り物で、沖積世（完新世：筆者注）には、なにものも追上げて、従来の伝統的な土壌学の枠組みから外れた加・累重（堆積）しなかった、ということになりま 「堆積土壌」の土壌断面の見方や土壌断面の区分のす。」と述べて、完新世の火山活動や黄砂の降下が方法について系統的に整理することを試み、この新受付；2011 年 7 月 11 日，受理：2011 年 9 月 1 日＊〒 190-8518 東京都立川市緑町 10-3，e-mail：miura@nipr.ac.jp
2011 AIRIES139

三浦：第四紀の環境変動と人為活動を読みとるための土壌研究

たな見方によって考古学や古環境復元研究にとって土壌断面が有効に利用できることを示す。
2．堆積過程の違いに基づく 2 つの大きな土壌の区分：「風化土壌」と「堆積土壌」
遺物や遺構が地中に存在する場合、それらは必ず何らかの「堆積物」によって埋積されている。この「堆積物」は、地層として堆積する速度および堆積物の粒径の点から、大きく 2 つのタイプに分けられる。1 つは河成や海成の堆積物、火山噴出物のように肉眼で認識できる厚いあるいは粗粒な堆積物である。これらは地質学的時間としてはほぼ一瞬で堆積したイベント性の堆積物であり、各々の堆積プロセスに対応した層相を示すことから、その起源と成因を判断することができる。もう 1 つは、火山から遠く離れた場所に堆積する火山灰の薄層やその二次堆
積物、大陸から飛来する広域風成塵、隣接する裸地や斜面から移動してきた風塵の微細粒子などが混在

して、長い時間をかけて、ゆっくりと緩慢に累積し
9）－ 11）ていった堆積物である。これらは、無層理で特徴的な堆積構造を示さない場合が多く、日本国内
では一般に「褐色火山灰土」や「ローム層」などの名称で呼ばれることが多い。
この 2 つのタイプの堆積物の違いは、過去の地表面（考古学の立場における生活面）位置の変化を考える場合にも重要である。すなわち、前者の堆積物は、
過去の地表面の上に短時間に厚い堆積物が載るため、地表面位置が短時間に急に上昇し、過去の地表面と新しい地表面は不連続にずれるが、後者の堆積物の場合は、地表面の位置もゆっくりと緩慢に上昇していくため、地層全体が過去のほぼ連続した地表
面履歴をもつことになる。
地殻表層部分の細粒な堆積物や風化物のうち、過去から現在までに、地表面付近に一度でも存在し、
水・熱・生物によって変質（土壌生成作用）を受けたことがあるすべての部分を「土壌」と定義すれ
8）ば 、上記で述べた 2 つのタイプの堆積物は、過去
から現在までの地球表層環境を反映した堆積物の変質物である「土壌」としての見方も可能になる。ただし、この 2 つのタイプの堆積物は、地表履歴に深く関係する母材の堆積過程の点から、それぞれ「土壌」としての意味も大きく異なっていることに注意しなければならない。
便宜上、ここで、厚いイベント性堆積物を母材とする前者の土壌を「風化土壌」、緩慢に堆積する細粒物質を母材とする後者の土壌を「堆積土壌」と呼ぶことにする。表層の「黒土」の形成過程に注目して、両者の違いを示したものが図 1 である。「風化土壌」の場合は、図 1 に示すように、（a）地表面が定常的あるいは間欠的に削剝される場合、（b）イベ
ント的に厚い堆積物が過去の地表面を覆う場合、（c）
削剝も堆積もなく地表面位置が常に同じ位置にある
場合の 3 つが想定できるが、いずれも地表面の位置が安定してから時間が経過するにつれて、下方に向

風化土壌
（a）
：地表面の削剝が生じる場合には，削剝後に地表面で風化と腐植・有機物の集積が生じて，土壌層位分化が起こり，表層に土壌学的な A 層が形成される．横軸の破線は過去の地
表面位置を示す．
（b）：厚いイベント堆積物が地表面を覆う場合には，覆われた地
表面は堆積物によって埋没するが，新たな地表面で風化と腐植・有機物の集積が生じて，土壌層位分化が起こり，表層に土壌学的な A 層が形成される．土壌母材となる堆積物のユニットごとにローマ数字をつけて埋没土を区別して記載する．横軸の破線は過去の地表面位置を示す．
（c）：地表面で削剝も堆積も生じない場合は，地表面で風化と腐植・有機物の集積が生じて，土壌層位分化が起こり，表層に土壌学的な A 層が形成される．

図1

2 つの大きな土壌区分としての「堆積土壌」と「風化土壌」と時間の経過にともなう表層の「黒土」の形成過程の違いを示す模式図．
小林

140

堆積土壌
地表面に細粒な堆積物が緩慢に堆積して，風化と腐植・有機物の集積が平行して生じて，地層単位としての「黒土」が形成される．横軸の破線は過去の地表面位置を示す．

，中村

12）

，松井

13）

，町田ほか

14）

，加藤

15）

，細野・佐瀬

16）
，17）

，佐瀬

18）

，佐瀬・細野19）

を参照して作成．

20）

地球環境 Vol.16 No.2

かって風化・土壌層位分化が生じ、土壌学的な A層として有機物・腐植が集積した黒土が母材の表層に形成され、その下位には A 層の影響を受けて上位から移動した粘土・有機物・鉄・塩基類が集積した B 層、さらにその下位には母材のオリジナルな状態を残した C 層を区分できるようになる。一方、「堆積土壌」の場合は、細粒物質が緩慢に累積しな
がら、平行して腐植や有機物の集積が生じていく。
したがって、「堆積土壌」の場合は、下方に向かって土壌層位分化するのではなく、上方に向かって、
地質学的堆積作用と風化・腐植集積作用が平行して生じた 1 つの時間－層位学的単位として「黒土」をとらえることができる。考古学において、過去の地
表面（生活面）を認定したり、遺構・遺物の産出層
準・遺物間の層位関係を検討するときに、埋積している土壌が、どちらのタイプの土壌であるのかを十分に検討する必要がある。
対象とする土壌が、「風化土壌」ではなく、「堆積土壌」であると認定するためには、野外においては、土層が下位の地形面を被覆するような（特に凸型の7）地形をマントルベッディングするような）事実 、室内分析では、下位の母材には含まれない石英など
21）－ 23）の鉱物が上位の土壌中に含まれる事実、地表面で堆積する植物珪酸体が土層中に連続的に産出す24）
る事実 、土壌中に根系状孔隙が連続的に認められ25）
る事実 などを見出す必要がある。

139－150（2011）

3．
「堆積土壌」における「黒土」と「赤土」の境界の意味「堆積土壌」に認められる「黒土」は、細粒な堆積物の緩慢な堆積と平行して腐植・有機物の集積が生じたことで形成されたものであるが、細粒な堆積物の緩慢な堆積は、腐植や有機物の集積とは無関係に生じることなので、もし、細粒物質の堆積のみが生じて、腐植・有機物の集積作用が働かない場合には、「黒土」ではなく、黒くない土（いわゆる「赤土」）が堆積することになる。（ここでは、わかりやすくするために、腐植が集積し黒色を呈する「堆積土壌」の土層を「黒土」または「黒色土層」、腐植の集積に乏しく褐色の「堆積土壌」の土層を「赤土」または「褐色土層」として簡潔に記述している。黒色を呈する土層は「黒土」以外にも「黒ボク土層」
「腐植
土層」
「黒色帯」
「暗色帯」、褐色を呈する土層は「赤土」以外にも「褐色土層」「褐色火山灰土層」「ローム層」など様々な名称で呼ばれることが多い。実際、土層の色（黒さ）は、腐植や堆積物の性質に左右されており、現実の土壌では色の記載と腐植・堆積物の分析によって、「黒土」が形成された環境を詳細に解析する必要がある。
）
このように、「堆積土壌」の場合、「赤土」と「黒土」の境界は、土壌層位分化によって生じるものではなく、細粒な堆積物の緩慢な堆積と平行して、腐図 2 「堆積土壌」における時間の経過にともなう表層の「黒土」および「赤土」の形成過程の模式図


小林 ，中村 ，松井 ，町田ほか ，加藤，細野・佐瀬 ，佐瀬 ，佐瀬・細野 を参照して作成．
（a）：地表面に細粒な堆積物が緩慢に堆積していくことで「赤土」が形成されるが，さらに細粒な堆積物の緩慢な堆積と平行して地表面で腐植・有機物の集積が起こる地表環境条件が整うと，「黒土」が堆積しながら形成されるようになる．横軸の破線は過去の地表面位置を示す．
（b）：
「堆積土壌」を厚いイベント堆積物が覆う場合には，覆われた地表面は堆積物によって埋没するが，新たな地表面に細粒な堆積物が緩慢に堆積していくことで「赤土」が形成され，さらに平行して地表面で腐植・有機物の集積が起こる地表環境条件が整うと，「黒土」が堆積しながら形成されるようになる．すなわち，厚いイベント堆積物は堆積土壌の間に挟在することになる．横軸の破線は過去の地表面位置を示す．
12）

13）

14）

15）

16）
，17）

18）

19）

20）

141

三浦：第四紀の環境変動と人為活動を読みとるための土壌研究

植・有機物の集積作用が生じる地表環境条件が整っ
4.1 植生・気候の条件ていた時期と整っていなかった時期との時間的な境
現在の植生と表層土層の対応関係の観察から、草界を示していると考えることができる。
原植生下では黒色の表層土層が形成されているのに「黒土」に限らず、「赤土」にまで拡大した、「堆対し、隣接する森林植生下では黒色の表層土層が形
26），27）積土壌」の土壌断面の形成過程を模式的に示したも成されないことが知られている。また、植物のが図 2 である。図 2（a）では、細粒物質の緩慢な珪酸体分析や花粉分析に基づく過去の植生と土壌断堆積が継続する中で、腐植・有機物が十分に集積す面との対応関係から、過去に森林であった時代にはる地表面環境が整った期間に形成された土層は黒色
褐色の土層が生成されるが、植生が森林からススキになるが、集積が十分ではない地表面環境の場合は、 などの非タケ亜科イネ科植物やササ類を主要な構成
土層は黒色を呈さなくなることを示している。
また、 種とする草原的植生に変化することで、黒色土層の2 7 ）－ 3 1 ）
図 2（b）は、緩慢な細粒物質の堆積が継続している生成が開始されることが明らかにされた中で、厚いイベント的な堆積物が地表面を間欠的に （図 3）。森林植生下の土層が褐色、草原的植生下の被覆した状況を模式的に示している。この場合、厚土層が黒色になる理由は、まだ十分に解明されていいイベント的な堆積物の上位に、すぐに緩慢な細粒ないが、（1）草原植生の方が森林植生より多量の有物質が堆積するため、厚いイベント堆積物と厚いイ
機物を供給できること、（2）草原的植生下では、腐ベント堆積物の間に形成される土壌は、下位のイベ植化がもっとも進行した黒味が強い A 型腐植酸でント堆積物に形成された「風化土壌」ではなく、「堆特徴づけられる腐植が形成されるのに対して、森林積土壌」であることを示している。もし、厚いイベ
植生下で形成される腐植は、P 型や B 型の腐植酸でント堆積物と厚いイベント堆積物の間に、腐植・有特徴づけられる相対的に易分解性の腐植であるこ
32）
機物が十分に集積するような地表面環境条件が整えと、が要因として挙げられる 。（2）の腐植の性質
ば、図 2
（b）
の土壌断面 17 の③のように、「堆積土壌」 の違いをもたらす原因としては、森林と草原で供給
は黒色の「黒土」となり、条件が整っていない場合される有機物の性質の違いだけでなく、草原的環境は④のように黒色を呈さない「赤土」になる。
下では、暗い森林と異なり、日光が十分に地表面に
図 2（a）の最終段階にあたる現在の土壌断面 17 で届くことで地表面温度が上昇し、土壌中の微生物相は、図 1 の風化土壌（b）における最終過程の土壌断にも違いが生じることも可能性として指摘されてい7）
面 5 と同様に、埋没した黒土層が認められ、一見、る 。
同様の断面に見えるが、各々の土壌断面の形成過程
また、地表面温度と密接に関係する気候条件も黒を考えた場合、両者の埋没黒土層がもつ、考古学上
土の形成の重要な要因と考えられる。現在の土壌表の層位学的な意味は大きく異なってくる。例えば、層で形成されている黒色土層の地理的分布の北限や
図 1（b）の土壌断面 5 の IIA 層、IIB 層、IIC 層に遺垂直分布の上限は、植生帯でみると、針広混交林や物が認められた場合、それは図 1（ b）の土壌断面 2
ササをともなう北方針葉樹林帯の下部に一致するこ33）の時代に厚く堆積した堆積物に一瞬で埋積されたもとから、温量指数（WI） で、少なくとも 30 ～ 35 以のであり、その生活面は、図 1（b）の土壌断面 1 の上の暖かさと湿潤な条件が整うことが、黒色土層の
7），34）
時代の地表面であり、土壌断面 2 の厚い堆積物が堆生成を可能にする条件と考えることができる。
積するときに遺物も一緒に取り込まれたものと考え
4.2 細粒物質の性質と堆積速度の条件
なければならない。しかし、同じ埋没黒土層でも、細粒物質が、植物から供給される有機物・腐植を図 2（a）の土壌断面 17 の③の黒土の土層に包含され保持する能力をもつか否かは、黒色土層の生成や黒る遺物は土壌断面 6 ～ 9 の期間に地表面が緩慢に上色の度合いに影響を与えるもう 1 つの要因となる。
昇しているときに埋没されたものであり、17 の②
特に、腐植の集積と重縮合の担い手として、火山灰の「赤土」に包含される遺物は 10 ～ 13 の堆積期間 （テフラ）に含まれる火山ガラスの風化生成物であるに埋没したものであるとそれぞれ判断しなければな
非晶質な活性アルミニウムはこの点で重要な物質でらない。このように、埋没した両者の土層の違いは、ある。堆積土壌を構成する物質中に、火山灰起源の遺物の年代や当時の古環境を考えるときに極めて重物質（一次テフラとその再堆積物である二次テフラ
要な違いになる。
の両方）が含まれると、風化にともなって活性アル
ミニウムの量が増大し、腐植の集積（黒色土層の形
4．
「堆積土壌」における土層の色を決める地表成）にとって好ましい条件となる。
環境の条件
また、堆積物の堆積速度や粒度も、土層の色に影響を与える。細粒物質が腐植を保持しやすい火山灰「堆積土壌」において土層の色を決める地表面環 （テフラ）
起源の物質が主体の場合でも、無機物質の境として、有機物・腐植を供給・生産する植生・気堆積速度が速い場合（相対的に粒径が大きくなる場
候と、それを保持する細粒物質の性質や堆積速度の合）には、無機物に希釈されて、相対的に有機物・
2 つの条件が大きく影響する。
腐植の含量が低下するため、土層が黒色にならない142

地球環境 Vol.16 No.2

図3139－150（2011）

植物珪酸体分析から明らかにされた植生と土層の色との関係．

佐瀬ほか に基づいて作成．
（a）：植生が，森林の場合は，有機物の供給量が少なく，日光が地表に届かず土壌温度が上昇しないために，腐植が十分に形成されないため，表層の土層は「褐色」になる．
（b）：植生が，草原の場合は，有機物の供給量が多く，日光が地表に届くため土壌温度も上昇することで，腐植が十分に形成されるため，表層の土層は「黒色」になる．
（c）：植生が，森林から草原に変化すると，堆積土壌の土層は植生の変化に対応して「褐色土層」から「黒色土層」に変化する．
31）

可能性がある。逆に、火山活動の静穏期には、堆積速度が遅くなり（相対的に粒径が小さくなる場合）、
35），36）
黒色土層が形成されやすい環境になる。
ところで、火山灰（テフラ）
は、風化にともなって活性アルミニウム量が増大するが、さらに時間が経
過すると次第に結晶化が進行して結晶性粘土とな
37）
り、腐植の保持能力が失われる 。実際に、関東地域の「堆積土壌」である「関東ローム層」中では、
約 4 万年前頃を境に、卓越する粘土成分が、非晶質
活性アルミニウムのアロフェンから結晶性粘土であ38）
るハロイサイトへ変化する 。そのため、黒色土層を特徴づける腐植化度の高い A 型腐植酸も約 4 万年を過ぎると不安定となり、速やかに分解して消失39）すると考えられている 。
また、火山地域以外からの風塵や広域風成塵は、結晶性粘土鉱物や微細石英を多く含むため、その増加は相対的に活性アルミニウム含量を低下させる。
そのため、黒色土層の生成や黒色の度合いには、火山灰起源の物質とそれ以外の細粒物質の相対的な量比も大きく影響すると考えられる。火山灰起源の物
質の堆積速度が火山活動と関連しているのに対して、微細石英の含量から推定される広域風成塵の堆積速度は、北西モンスーンの強度が増大した寒冷な40）－ 42）
時期に高い値を示すことが知られている。広域風成塵が他の物質よりも卓越した土層は、特徴的43）
な灰白色を呈することもある 。
4.3 黒土の形成に必要な時間どれくらいの時間があれば「黒土」が形成されるかについては、上述のように、その場所の 2 つの条
件の組み合わせによって様々に変化するが、時代のわかる指標層を用いて、挟在する「黒土」の形成に必要な時間を知ることができる。例えば、17 世紀以降に大きな噴火が頻発した北海道南部にある年代既知の火山噴出物が重なり合う場所の「堆積土壌」の色の観察から、噴火の時間差が 20 年以上あるテ
フラとテフラの間には「黒土」が形成されるが、時間差が 10 年以内になると黒土の形成は確認できな
44），45）
くなることが知られており、現在の北海道南部の環境では、少なくとも 10 ～ 20 年以上の時間が「黒土」の形成に必要であると考えられる。
5．
「堆積土壌」の堆積速度の地理的分布からみた母材となる細粒物質の起源
日本国内における「堆積土壌」の母材となる細粒物質の堆積速度は、地域によって大きく異なっている。鈴木毅彦は、文献と実測データに基づいて、中部・関東地域における過去 5 万年間に堆積した「堆積土壌」（表層の「黒土」を含む「褐色火山灰土」や「ローム層」、明瞭なテフラ層を除く）の層厚分布を10）まとめた 。図 4（ a）は、その結果を用いて、1 万年あたりの「堆積土壌」の平均堆積速度の分布を示したものである。この図から、堆積速度の速い地域
が楕円状にいくつか分布し、その西縁近くには必ず
過去 5 万年間にテフラ噴火が生じた第四紀火山が存在することがわかる。一方、近傍に火山が存在しな
い静岡県南部や日本海側の一部では堆積速度が遅くなり 20 cm/ 万年以下となる。また、図 4（b）は、筆者による、北海道北部地域の最終間氷期の海成段丘面上の「堆積土壌」（表層の「黒土」を含む「ローム143

三浦：第四紀の環境変動と人為活動を読みとるための土壌研究

図4

 部・関東地域と北海道北部地域における「堆積土壌」の 1 万年当たりの中
平均堆積速度（cm）の分布図．

（a）は鈴木 による過去 5 万年間の「ローム層」の層厚分布データをもとに作成，（b）は北海道北部地域の最終間氷期の海成段丘上の「堆積土壌」の層厚分布（三浦英樹の未公表データ）から編集．
（a）：中部・関東地域：後期更新世の噴火活動が知られている富士火山，箱根火山，赤城火山，妙高・
黒姫火山，吾妻・安達太良火山の東方周辺地域で火山噴出物とその二次堆積物の影響が極めて強く，堆積速度が著しく速いが，日本海海岸側では，急激に遅くなる．星印は，図 5（d）に模式的な土壌の形成過程を示す東京の位置を表す（堆積速度は，約 100 cm/ 万年）．
（b）：北海道北部地域：後期更新世の噴火活動が知られている利尻火山の東方地域の北海道本島では堆積速度がやや速いが，その他の北海道北部地域では，西側に第四紀の火山が存在しない
ため，火山噴出物とその二次堆積物の影響は少なく，堆積物のほとんどは風塵や中国大陸起源の広域風成塵のみで堆積速度は著しく低い．星印は，図 5（e）に模式的な土壌の形成過程を示す羽幌の位置を表している（堆積速度は，約 10 cm/ 万年）．
10）層」あるいは「重粘土」 、ただし、明瞭なテフラ層の層厚を除く）の層厚の測定結果を用いた、1 万年あたりの「堆積土壌」の平均堆積速度の分布を示したものである。その結果、過去 12 万年間にテフラ噴火が生じた利尻火山の東方ではやや速く
20 cm/ 万年以上の堆積速度となるが、それ以外の日本海側とオホーツク海側の地域では極めて堆積速度が遅く、10 cm/ 万年程度となる。
中部・関東地域でも北海道北部地域でも、「堆積土壌」の堆積速度が周辺よりも速い楕円状に囲まれる地域が存在する原因として、第四紀火山の存在と西風が関係していることは明らかである。これらの地域は、一次的な火山灰（テフラ）の供給が「堆積土
壌」の細粒物質の主要な起源になっていると判断できる。一方、北海道北部地域では、利尻火山を除いて西方地域には第四紀後期に活動した火山が存在しないため、段丘面上に堆積する土層の起源のほとん
どは近隣からの風塵と広域風成塵であると考えられる。近隣からの風塵の堆積には、局所的な裸地の有無などが関係するが、基本的に地域全体にわたる大きな堆積速度の差異は生じない。また、広域風成塵は供給源が遠方にあるので、日本列島内での層厚変化は大きくない。これらの点を考えると、北海道北部地域の「堆積土壌」の堆積速度 10 cm/ 万年は、日本における風塵と広域風成塵の一般的な堆積速度と考えられる。すなわち、日本国内では、近傍に第
46）

144

四紀火山が存在しなくても、概ねこの堆積速度で「堆積土壌」が形成されており、これに加えて第四紀火山が近傍に存在すれば、その地域では火山の噴火頻度と火山からの距離に応じて、土層内での火山
灰（テフラ）起源の物質の寄与の割合が高まって、堆積速度が大きくなると考えることができる。
6．グローバルな気候変動の中でのローカルな「堆積土壌」の形成過程の事例
これまで述べたように、「堆積土壌」の土壌断面の形成には、大きく以下の 4 つの点が重要となる。
（1）
植生環境とその変化（2）
気候環境とその変化（3）
母材となる細粒物質の物質としての性質（火山性物質と広域風成塵などの非火山性物質の量比、粘土鉱物の種類）
とその変化
（4）
母材となる細粒物質の堆積速度と粒度の変化
この 4 点のうち、（1）
、
（2）、
（3）
、（4）
はいずれも
第四紀の気候変動にともなうものであり、
（1）
、
（3）、
（4）
は火山活動と関連する。また、（1）については、
人為的な活動・働きかけによっても影響を受けるものである。ここでは、グローバルな気候変動・環境変動に連動して、上記の 4 つの内容が変化した地域を取り上げて、現在の土壌断面とそれに関与した第四紀の諸現象の変動を関連づけながら「堆積土壌」

地球環境 Vol.16 No.2

図5139－150（2011）

第四紀の環境変動と土層の堆積過程を考慮した東京と羽幌における土壌断面の形成過程の模式図．

（a）：過 去 13 万年間の氷床量変動を示す海底堆積物コア中に含まれる底生有孔虫殻の酸素同位体比の変動（Lisiecki and Raymo ）．
海底堆積物コアの酸素同位体比ステージ（MIS）区分を合わせて示す．
48）（b）：過去 10 万年間の気温の変動を示すグリーンランド氷床コア（GISP2）の酸素同位体比の変動（Meese et al . ）．
YD はヤンガードリアス，H1〜H6 はハインリッヒイベント，1〜21 はダンスガード・オシュガーサイクルの亜間氷期の番号．
49）（c）：過去 13 万年間の氷床量相当海水準変動（Lambeck and Chappell ）．青いバーは，日本の標準的な海成段丘である南関東の下末吉面，小原台面，三崎面，沼面の形成時代を示す．
（d）：南 関東の東京付近における，最終間氷期の海成段丘面上に形成された土壌断面の形成過程．On-Pm1：御岳第 1 軽石（年代は100 ka），Hk-OP：箱根小原台軽石（80〜85 ka），Hk-TP：箱根東京軽石（60〜65 ka），AT：姶良丹沢火山灰（26〜29 ka），K-Ah：
50）
鬼界アカホヤ火山灰（7.3 ka）（町田・新井 ）．土層の堆積速度は，約 100 cm/ 万年なので，最終間氷期の海成段丘面上の土層は約12 m になる．埋没した腐植土層は，活性アルミニウムの結晶化した粘土に移り変ることにともなって，暗色帯を経て，約 4 万年で
35）
，36）
，52）
15）
24）
，51）
クラック帯に変化すると考えている．
（町田；町田ほか ；佐瀬ほかの注番号などを参考に作成）．
（e）：北海道北部の羽幌付近における，最終間氷期の海成段丘面上に形成された土壌断面の形成過程．Kc-Hb：屈斜路羽幌火山灰（115〜46）
120 ka），Toya：洞爺火山灰（112〜115ka），Aso-4：阿蘇 4 火山灰（90 ka） ．土層の堆積速度は，約 10 cm/ 万年なので，最終間氷
53）
7）
54）
期の海成段丘面上の土層は約 1.2 m になる．
（三浦・平川 ；三浦ほか ；佐瀬ほか などに基づいて作成）．
47）

145

三浦：第四紀の環境変動と人為活動を読みとるための土壌研究の具体的な形成過程の解読を試みる。
事例として示す場所は、図 4 に星印で示した 2 つの地域に位置する、南関東の東京付近と北海道北部の羽幌である。この 2 つの地域は、上記の 4 つの点
でいずれも対照的な特徴をもつ場所である。図 5 には、最終間氷期以降のグローバルな環境変動の指標となる、海底堆積物中の底生有孔虫殻の酸素同位体比の変動（氷床量の変動）（図 5（a））、グリーンラン
ド氷床コアの酸素同位体比の変動（気温の変動）
（図
5
（b）
）
、氷床量相当海水準変動（図 5（c））とともに、東京付近（図 5（d））と羽幌（図 5（e））における最終間
氷期の海成地形面上に存在する「堆積土壌」が、地表面の位置が緩慢に上昇しながら、第四紀の環境変動の中で形成されていく過程を同じ時間軸の中で模式的に示したものである。
南関東の東京付近では、第四紀に活動した富士火
山・箱根火山の東方に位置するため、細粒物質の堆積速度が 100 cm/ 万年と速い。最終間氷期の段丘面上での層厚は約 12 m と厚く、土壌母材の主体は火山灰起源の物質となっている。土層に含まれる指標テフラ層から土層の編年が可能であり、MIS5cと MIS5a の高海面期に対応してクラック帯が形成されている。その後、MIS4 以降の氷期になると顕著なクラック帯や暗色帯は認められなくなるが、
MIS3 の後半から MIS2 の前半に 2 回の顕著な暗色帯が認められる。この暗色帯の存在は、最終氷期の後半であっても、黒色土層が形成できるほどの温量
条件が東京付近に整っていたことを意味しているが、明瞭な高海面期の温暖化時期と特に対応して形成されているわけではない。そのため、この暗色帯の形成の原因としては、火山活動の静穏化によってこれらの層準で堆積速度の一時的な低下や粒度の細粒化が生じたことが可能性として考えられる。その後、後氷期の MIS1 には、再び黒色土層が形成されるようになるが、富士火山の活動静穏期に対応する層準では、堆積速度が小さく、粒径も細粒化するため、腐植に富む黒土が形成されている（富士黒土層）。
なお、後氷期の関東平野の温量条件では、極相の植生は森林になり、自然状態では、黒色土層形成の条件である草原植生は成立しないため、人為的な森林への干渉（野焼きなど）による草原化が行われ、そのことで黒色土層が形成された可能性も議論されてい55）－ 57）
る。
一方、北海道北部の羽幌では、近傍に火山が存在しないため、細粒物質の堆積速度は遅い。最終間氷期の段丘面上での層厚は約 1.2 m と薄く、その起源となる物質の主体は近隣からの風塵と広域風成塵となる。そのため、土層はシルト・粘土画分が多く、緻密であり、顕著な黒色土層は形成されない。指標
テフラを用いた土層の編年から、MIS5e～5a にかけて、離水した段丘面の凹地には泥炭層が形成されているが、最終氷期の MIS4 になると泥炭の形成は
146認められなくなる。その後、黒色土層は後氷期のMIS1 になるまで出現しない。これは、最終氷期の北海道北部地域では、黒色土層が形成できるほどの温量条件が後氷期まで整わなかったためと考えられる。また、母材の性質を反映して、後氷期の黒色土層も、南関東の表層の黒色土層とは異なり、黒色味の強いものではない。MIS3 後半～ MIS2 の最寒冷期には、凍結割れ目が形成されており、冬期の気温が著しく低下したことが推定される。永久凍土が形成された証拠はないが、少なくとも冬期に凍土が形成されて、凍上性の高いシルト画分が多い広域風成
塵起源の土層は凍結によって土層が圧密された可能性がある。
ここで事例として示した 2 つの場所のように、同じ最終間氷期以降に形成された堆積土壌であっても、場所による土壌母材の性質と堆積速度の違い、
気候・植生条件の違いによって、まったく異なる断面を示す「堆積土壌」が形成されることがわかる。
このように、同じ時間軸と環境変動の枠組みの中で異なる場所の土壌の形成を系統的に関連づけて考えることで、地域間の地表環境変化を比較して考察していくことが可能になることがわかるであろう。
7．まとめと課題：古環境復元や考古学に応用可能な新しい土壌の見方と考え方の提案
ここまで、古環境復元や考古学に応用が可能な土壌学の考え方と事例について、多くの研究成果に基づいて説明してきたが、最後に「堆積土壌」研究の今後の体系化に必要な新しい土壌の見方と考え方について考察する。
7.1 「土壌学における比較地理学的方法」の再検討
14）
松井 健 は、「現代土壌学の基礎的分野であるペドロジーは、土壌とその生成過程、および生成環境因子（母岩〔母材〕
・生物・気候・地形）を、時間的変遷を通じて共役的に（切り離さないで三位一体として）研究することを方法論的基礎としている科学」
であると述べている。そして、「地球上には限られた自然景観の型があり、それに一対一で対応する土壌型（地球規模での土壌の基本的分類単位）が存在する。地球上のある地域に見出された自然景観型＝土壌型の地理的対応関係は、他の地域でも実際に見出される」として、土壌学者はこれまでに知られた自然景観型＝土壌型の対応関係をもとに、過去や未来を含む未知の地域の自然景観型から、その地域の土壌型を推測でき、その地域の土壌型がわかれば、そこの自然景観型を推測できると考えた。
この伝統的な土壌学における「自然景観型＝土壌型の地理的対応関係」という概念は、2 つの場所の堆積物（母岩や母材）が同じ期間、同じ環境下におかれた「風化土壌」の場合には成り立つ関係である。
しかし、第四紀の気候変動・環境変動が生じる中で、

地球環境 Vol.16 No.2

139－150（2011）

緩慢に母材が堆積して地表面の位置が連続的に上方た過去の気候や環境の時間的変遷を定量的に推定すに変化し、異なる地表環境の影響を受けて形成されることが可能になれば、土壌を古環境復元の指標とる「堆積土壌」の場合には、「自然景観型＝土壌型
して有効に利用することが可能になる。その際、異の地理的対応関係」は単純ではなく、新たな土壌断なる土壌生成作用が重複して土壌断面に刻印されて面（土層）の見方と区分の考え方の導入が必要にならいる場合には、土壌生成作用が残した記録間の時間ざるを得ない。
的前後関係を明確にする必要がある。
「風化土壌」のうち、図 1 の風化土壌（a）のタイ
7.2 「堆積土壌」における土壌断面記載方法と
基礎的な土壌区分
プの土壌では、過去の断面の記録が削剝されるため典型的な「堆積土壌」の 1 つである「関東ローに古環境復元には利用できない。図 1 の風化土壌
58）
ム」の先駆的な研究 においても、関東ローム表層 （c）のタイプの土壌では、同じ土壌断面に記録が重の黒土の見方に対して議論があった。具体的には、複してしまうため、古環境の時間的変遷を分離して筆者が提案した用語を用いると、表層の黒土を「風解読することは非常に困難である。図 1 の風化土化土壌」における A 層ととらえる土壌学者の見解
壌（b）のタイプの土壌では、地表面位置がずれるのと、「堆積土壌」における 1 つの土層としてとらえで、（a）や（c）に比べると、ある程度、過去の土壌
る地形・地質学者の見解との間の議論である。
生成環境を分離して解読することができる。
しかし、「関東ローム研究グループ」のリーダーであった
イベント堆積物とイベント堆積物の間の期間は、図小林国夫は、黒土を土壌学の A 層とする見方に対1 の風化土壌（c）のタイプの土壌断面と同様に、同して反論し、「地層区分論においては、成因はともじ土壌断面内にそのイベント間の記録が重複して記
かく、立川ロームと表土を岩相的に区分することは録されてしまうため、古環境の時間的変遷を分離し常識なのである。
」と述べ、「降灰地域では黒土を作て解読することは困難になる。
る腐植の集積と火山灰の堆積とは時間的に併行して一方、「堆積土壌」では、「地表面で生じる土壌生いるのであって、非降灰地域における A 層の形成成作用」に限れば、その変化の様子は上方にずれてとは違ったニュアンスを認めなければならない。そ記録されるため、連続した古環境の記録を読みとるの意味でいっても、黒土は立川ローム層上位に整合ことが可能になる。また、「堆積土壌」では、堆積に重なる独立した時間－層序学的単位であることを速度が速ければ速いほど、当然、古環境記録の時間疑う余地はないのである。」と述べて、黒土を岩相分解能も高くなる。このような点から、「堆積土壌」
的に区分した 1 つの地層という位置づけでとらえるから古環境を復元する場合には、地表面で生じる土59）
必要性を述べている 。
壌生成作用が特に重要な鍵となる。地表面位置との
これまでの事例で示してきたように、「堆積土壌」 関係の強さで土壌生成作用をカテゴリー区分したもの場合には、小林国夫が示したように、土層を岩相のを表 1、特徴的な断面形態と土壌生成作用との関
層序学的に区分することで、はじめて、土層に刻印
係を表 2 に示す。地表面で生じる土壌生成作用とされた古環境の記録の歴史をとらえることが可能にしては、腐植集積作用、泥炭集積作用、塩類集積作なることは自明であろう。
用が挙げられ、特に前二者が日本国内では重要な土壌生成作用となる。また、第 4 章で議論した腐植集
7.3 「堆積土壌」における土壌生成作用の
61）
カテゴリー区分
積作用については、植物珪酸体分析 と合わせてさ気候や環境の変化にともなって、ある地点におけらに定量的な研究を特に進展させる必要がある。
る土壌生成作用も変化する。もし、現在残されてい7.4 古 環境復元を目的とした「堆積土壌」における土壌断面形態に刻印された色や形態構成物質に基る土壌分類
づいて、過去に生じた土壌生成作用を定量的に推定
現在使用されている様々な土壌分類の方法や土壌し、さらにそれから、その土壌生成作用をもたらしの名称は、現在の土地表面の性質を把握し、農林業
表1

地表面との位置関係でカテゴリー区分した土壌生成作用と土壌断面形態に影響を与えるまでの時間．

時間については加藤（1987） を参照して作成．
③＜②＜①の順で，「堆積土壌」における「示準化石」としての意味が強くなる．
「グライ層」やポトゾルの「漂白層」や「集積層」は，環境が変化した場合にどこまで土壌断面に痕跡を残すのかは不明である．
60）

土壌生成作用のカテゴリー区分

主な土壌生成作用（中緯度地域の気候・植生環境での土壌断面形態に影響を与えるまでの時間）①表層（ほぼ地表面付近）に生じる土壌生成作用

腐植集積作用（数百年以下），泥炭集積作用（数百年以下），
塩類集積作用（数百年以下）②表層下（地表面位置と関係した深度）に生じる土壌生
成作用

ポトゾル化作用（数百年以下），粘土移動集積作用（1 万年以上），
粘土化作用（1 千年以上）③表層下（地表面とは無関係）に 生じる土壌生成作用

褐色化作用（数百年以下），鉄アルミナ富化作用（1 万年以上），
グライ化作用（数百年以下），疑似グライ化作用（数百年以下）147三浦：第四紀の環境変動と人為活動を読みとるための土壌研究

表2 ほ ぼ地表面付近で生じる主な土壌生成作用とそれによって形成される特徴的な土壌断面形態．
 こに挙げた土壌断面形態の特徴は，
こ「堆積土壌」における「示準化石」として利用することができる．

主な土壌生成作用

土壌断面形態の特徴

腐植集積作用

腐植土層
暗色帯
クラック帯

泥炭集積作用

泥炭層

粘土化（シアリット化）作用

褐色土層
クラック帯

試論－特に堆積土壌を中心として．近堂祐弘教授
退官記念論文集刊行会（編），近堂祐弘教授退官記
念論文集，79-94．
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日本第四紀学会（編），デジタルブック 最新第四紀学（CD-ROM），日本第四紀学会．
8） 三浦英樹（2011）土壌学と土壌地理学の基礎．土壌学と土壌地理学の応用．松山 洋・川瀬久美子・辻
村真貴・高岡貞夫・三浦英樹（編），自然地理学，
227-257，ミネルヴァ書房．
（印刷中）などを目的とした効率的な土地利用を検討・把握する上で非常に有効な役割を果たしている。しかし、土壌から古環境復元を考える場合には、表層 1～
2 m の土層全体に 1 つの土壌名を与える方法には限界がある。
例えば、図 5（d）の土壌の場合、現在の土壌断面の
表層約 1.5 m を対象とする農耕地土壌分類（第 3 次改訂版）
における土壌群名では「黒ボク土」
、図 5
（e）
の
土壌の場合、農耕地土壌分類による土壌群名は「褐
62）色森林土」あるいは「灰色台地土」となる 。この場合、対象となる土層の時代は同じ深さでも各々異なり、図 5（d）では約 1.5 万年、図 5（e）
では約 12 万
年間の時間をカバーしている。このようにその場所の堆積速度によって異なる時間を扱う「堆積土壌」の土層に対して、1 つの名称を与えてしまうと、層序学的な議論はできなくなってしまう。第四紀に形成された「堆積土壌」は第四紀の気候・植生の変化の影響を強く受けて発達してきたので、その形成時
代と環境を論じるためには、それに関与する第四紀の諸現象の変動（例えば気候・植生変化や海面変化）との時間的前後関係や成因関係を総合的に考察する必要がある。そのため、歴史的に土壌の形成過程を考える必要性がある場合には、上述したように、岩相層序学的な土層の区分を基本単位として検討してゆく必要がある。

9） 吉永秀一郎（1995）風化火山灰土の母材の起源．火山，40，153-166．
10）鈴木毅彦（1995）いわゆる火山灰土（ローム）の成因に関する一考察－中部－関東に分布する火山灰土の層厚分布．火山，40，167-176．
11）早川由紀夫（1995）日本に広く分布するローム層の特徴とその成因．火山，40，177-190．
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13）中村一明（1970）ローム層の堆積と噴火活動．軽石学雑誌，3，1-7．
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148

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地球環境 Vol.16 No.2

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139－150（2011）

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紀子（2006）愛鷹山南麓域における黒ボク土層生成る火山灰由来の黒色土と褐色森林土の成因的特徴

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149

三浦：第四紀の環境変動と人為活動を読みとるための土壌研究

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150

三浦

英樹

Hideki MIURA

情報・システム研究機構 国立極地研究所・助教。専門は第四紀学。人類が誕生した最新の地質時代である第四紀に生じた、様々な時間的・空間的スケールの
大気・水・氷河の変動と、それらを媒体とする地球表層・固体地球・生物の変動の記録を対象に、野外における「観察」と「記載」という科学的方法を最大限に用いて、現在見られる様々な自然現象がどのような因果関係と歴史的変遷を経て成立してきたのかを読みとることをめざしている。そのうえで、地域の現象と地球規模の現象との相互関係、時間的・空間的分布、階層性を理解・認識すること
で、自然環境と人類の今後の変化予測の可能性と地球史における人類の位置づけについて考えていきたいと思っている。