地層が形成されるメカニズムの研究を行っている.特に興味を持っているのは,堆積物重力流のダイナミクスと堆積作用(タービダイト堆積学)である.野外調査・微細組織観察・水槽実験・数値計算などの手法を組み合わせ,堆積学(Sedimentology)と,地形ダイナミクス(Morphodynamics)を融合させることで,新しい地球観を見つけることを目標としている.

堆積物重力流とは?

水深1000m以上の深海底を観察すると,なぜかそこには巨大な河川・扇状地地形(長さ数100km以上)がしばしば観察される.大陸棚から延びる海底斜面には深い谷(海底谷)が発達しており,谷の先からは深海の河川(海底チャネル)が蛇行しながら延々と続いている.海底チャネルには陸上河川と同様の自然堤防放棄流路(三日月湖)も見られる.周囲は海水で満たされているというのに,この深海の河川には何が流れているのだろうか?実は,深海底に見られる海底チャネルは,数年〜数百年に一度だけイベント的に発生する堆積物重力流が流れることで作られたと考えられている.

堆積物重力流とは,要するに,水中の"濁り水"の流れである.海の中で地滑りが起こったり,洪水時の陸上河川から泥水が海中へ注ぎ込まれたりすると,海の中には砂や泥が充満した"濁り水"が生じる.陸上では,砂埃が舞い上がってもすぐに砂粒は地面に落ちてしまい,短い時間で砂煙は消えてしまう.それに対して,水中では浮力と水の粘性があるため,一度巻き上がった砂や泥などの堆積物はなかなか沈降しない.そして,いったん生じた"濁り水"は周囲の流体よりも浮遊堆積物の分だけ密度が高いため,重力に引かれて斜面下方向へと流れ始める.これが堆積物重力流である.流れ始めた"濁り水"は,乱流の渦が底面の堆積物を巻き上げたり,内部の堆積物粒子同士が衝突したりするので,濁りをより長い時間保つようになる.このため,時として堆積物重力流は数100kmにわたって海中を流れ続ける.その流速は秒速18m(時速65km)にも達し,海底ケーブルを引きちぎりながら13時間以上も流れ続けたという記録が残っている.

図1
図1. 砂岩泥岩互層(根室層群浜中層).砂岩はタービダイト(混濁流堆積物),泥岩は半遠洋成堆積物である.

堆積物重力流によって運搬された物質は,地層として保存される.多くの地層は海底や湖底など水中で形成されるが,それらは後の地殻構造運動によって地表の断崖に露出することがある.われわれが崖を見たときに見える縞模様は,地層に保存されたかつての海底面であることが多い.

地層が露出している崖に近づいてみると,遠くから見えた縞模様は,砂と泥が交互に重なってできていることがわかる.多くの場合,地層の泥は深海底で平常時に静々と数千年かけて降り積もった堆積物である.一方,砂は重力流によって運搬された堆積物であり,場合によってはほんの数時間でたまっている.この砂の層が私の研究課題,"重力流堆積物"である.

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図2
図2. 根室層群厚岸層に見られたタービダイト砂岩.級化構造・平行葉理・クライミングリップル葉理が観察される

堆積物重力流を研究する意義

堆積物重力流は,堆積学だけではなく,古環境解析や,地下資源の探索,さらには長い時間スケールでの地球物質循環を考える上でも重要な研究課題である.現世の海底に見られる巨大地形はやがて地層として地下に保存されることになる.地層は言うまでもなく地球の過去を紐解くための書物であり,その中に保存される重力流堆積物は,海水準変動などかつての古環境変動を記録し,さらに,付加体として日本列島の基盤を形成している.また,重力流堆積物の砂岩は石油やガスハイドレートを貯留しているため,経済価値も高い. Under Construction!

堆積物重力流研究の課題

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これまでの研究

  • 粒子配列に着目した堆積構造の可視化
  • 堆積構造の3次元解析
  • 堆積物重力流の逆解析
  • 混濁流の自己加速
  • 水中土石流のFlow Transformation

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Last-modified: 2010-04-05 (月) 13:58:09 (3144d)