河岸段丘に場所や条件による違いがあるのは、川が河床を削る速さ、地盤の隆起、海面や湖面などの基準面変化、上流からの土砂供給量、岩石の硬さ、気候条件が地域ごとに異なるからです。 そのため、同じ河岸段丘でも、岩盤の上に薄い砂礫をのせる侵食段丘、厚い河川堆積物からなる堆積段丘、高さの異なる段丘が何段も並ぶ地域、段丘がほとんど残らない地域など、姿に大きな違いがあります。
河岸段丘の違いを理解するときは、単に「何段あるか」「どれだけ高いか」を比べるのではなく、もとの河床がどのようにできたか、その後なぜ下刻が始まったか、段丘面がどの程度保存されたかを見ることが重要です。
河岸段丘の違いを見るときに重要な5つの条件
場所ごとの河岸段丘の違いは、主に次の5つの条件で整理できます。
- 地盤の隆起や断層運動の強さ
- 海面・湖面など基準面の変化
- 気候変動による流量と土砂供給量の変化
- 河床をつくる岩石の硬さや侵食されやすさ
- 谷幅、河道移動、段丘面の保存条件
国土地理院は、河岸段丘を河川沿いに形成される階段状の地形で、現在の氾濫原より高い位置にある平坦面としています。段丘面同士を隔てる急斜面が段丘崖です。ただし、その平坦面がどのようにできたかは地域によって異なります。
侵食段丘と堆積段丘は何が違うのか
侵食段丘は、川が岩盤を横に削った面が残る
侵食段丘は、川が岩盤や古い地層を横方向に削って比較的平らな河床面をつくり、その後に下刻したことで高い位置に取り残された段丘です。
このタイプでは、段丘面の下に岩盤が比較的浅く、その上に薄い砂礫層がのることがあります。英語では岩盤上の平坦面をもつものをstrath terraceと呼びます。
侵食段丘が発達しやすい場所では、川が長期間ほぼ同じ高さで横方向へ流路を移動し、その後に河床を深く掘り下げるという変化が起こっています。
堆積段丘は、厚い砂礫で埋められた谷が再び削られてできる
堆積段丘は、谷底が一度大量の砂や礫で埋められ、その堆積面が後の下刻によって高い場所に残った段丘です。英語ではfill terraceと呼ばれるタイプが代表的です。
この場合、段丘面の下には厚い河川堆積物が残ります。つまり、形成前に「川が谷を削る時期」だけでなく、「谷を土砂で埋める時期」があったことを示します。
同じ川でも、区間によって侵食段丘と堆積段丘が混在することがあります。地表面の形だけでは区別しにくいため、露頭やボーリング資料で地下の地質を確認する必要があります。
なぜ地域によって段丘の高さが違うのか
現在の川と段丘面の高さの差は、形成後に川がどれだけ下刻したかを反映します。しかし、その下刻量は地域ごとに同じではありません。
地盤が隆起すると、河川は下流側に対して相対的に高い位置を流れるようになり、河床をさらに掘り下げることがあります。隆起が大きい地域では、同じ年代の段丘でも現在の河床との比高が大きくなる場合があります。
USGSがヤキマ川で行った研究では、段丘の年代と高度から、河川の下刻と地殻隆起の違いが場所ごとに評価されています。つまり、段丘面は過去の河床高度だけでなく、形成後の地殻変動の記録にもなります。
ただし、高い段丘ほど必ず古いとは限りません。断層変位、局地的な隆起、侵食、段丘面の保存状態によって高度関係が乱れることもあります。
同じ年代の段丘でも高さがずれることがあるのはなぜか
河川の両岸に同じ時期にできた段丘があっても、後の断層運動や地殻の傾動によって高さがずれることがあります。
もし同じ年代と確認された段丘面が、ある断層を境に急に上下へずれていれば、その変位量から形成後の地殻変動を考える手がかりになります。
河岸段丘が活断層研究に利用されるのはこのためです。段丘面は一度形成されると比較的平らな基準面として残るため、その後の変形を読み取りやすい特徴があります。
気候が違うと段丘の種類も変わるのか
気候は、川の水量だけでなく、山地から供給される土砂量を変えるため、河岸段丘の形成に大きく影響します。
寒冷期には、凍結融解や植生の減少によって斜面から多くの岩屑が供給される地域があります。川がその土砂を運びきれない場合、谷底に砂礫がたまり、河床が高くなります。
その後、気候が変化して土砂供給が減ったり流量が増えたりすると、川は堆積物を掘り下げ始め、古い堆積面が段丘として残ります。
日本の河岸段丘研究では、最終氷期後半に堆積段丘から侵食段丘へ移る一連の地形発達が広域で見られ、気候変化が重要なきっかけになったと考えられています。また、河床高度の長期変化には、氷期と間氷期に対応する周期的な変動が含まれることも示されています。
降水量が多い地域と少ない地域ではどう違うのか
降水量や洪水の起こり方が違えば、川の流量と土砂運搬能力も変わります。
流量が大きい時期には、川は砂礫を下流へ運びやすくなり、河床を侵食する力が強まることがあります。一方、土砂供給量の増加が流量増加を上回ると、河床が上昇して堆積が進む場合があります。
USGSがバッファロー川で行った研究では、段丘の堆積と下刻が気候条件と関連し、堆積はより乾燥した時期、下刻はより湿潤な水文条件と対応する可能性が示されています。
つまり、気候が変わると「水の量」と「運ばれてくる土砂の量」の両方が変わり、その比率によって堆積段丘になりやすいか、侵食段丘になりやすいかが変わります。
岩石の硬さで段丘の発達が違うのはなぜか
河床の岩石が硬いかやわらかいかによって、下刻速度や谷幅の広がり方は変わります。
侵食に強い岩盤では、河川が横方向へ広く削るより、狭い範囲を縦方向へ掘り込むことがあります。反対に、侵食されやすい岩石では、河道が左右へ移動して谷底が広がりやすい場合があります。
USGSのバッファロー川研究では、岩質によって河床下刻速度に有意な地域差があり、侵食抵抗の大きい岩質区間では垂直方向の侵食が側方侵食より優勢になる傾向が示されています。
このため、同じ気候・同じ隆起条件でも、岩質が違えば、段丘面の幅、谷幅、段丘崖の高さなどに違いが生まれます。
段丘が何段もある場所と少ない場所の違いは何か
河岸段丘が多段化するには、平坦面が形成され、その後に下刻するというサイクルが何度も繰り返される必要があります。
地殻変動や気候変動によって河床の安定期と下刻期が繰り返される地域では、高さの異なる複数の段丘面が残ることがあります。
一方、侵食が強すぎると古い段丘面が削り取られ、低い新しい段丘だけが残ることがあります。逆に谷が狭すぎて平坦面をつくる余地が少ない場所では、明瞭な段丘が形成されにくい場合があります。
したがって、段丘の段数は「変化が何回起きたか」だけでなく、「古い面がどれだけ保存されたか」にも左右されます。
上流と中流で河岸段丘の姿が違うのはなぜか
上流の狭い峡谷では谷幅が小さく、河川が平坦な面を広くつくる余地が限られます。そのため段丘面が細く断片的になることがあります。
中流で谷幅が広がると、河道が左右へ移動しやすくなり、広い谷底平野や河床面が形成されます。その後に下刻すると、幅の広い段丘面として残りやすくなります。
一方、盆地の出口や硬い岩盤を横切る峡谷では、再び谷が狭まり、段丘面の幅も変化します。
同じ水系内でも段丘の幅や連続性が違うのは、川の流量だけでなく、谷の地形的な広さにも関係します。
河岸段丘と河岸段丘ではない高台をどう見分けるのか
川沿いの平らな高台がすべて河岸段丘とは限りません。火山麓地形、海成段丘、地すべり地形、人工造成地なども平坦面として見えることがあります。
河岸段丘を判断するときは、現在の河川に沿って段丘面が分布しているか、段丘礫層があるか、左右岸に対応する面があるか、上流から下流へ高度が河川に沿って変化しているかを確認します。
さらに火山灰やテフラ、年代測定資料があれば、異なる高さの段丘面を時代順に整理できます。
国土地理院の陰影起伏図や色別標高図を使うと、段丘面と段丘崖の階段状の配置を確認しやすくなります。
河岸段丘の違いから何がわかるのか
河岸段丘は、過去の河床高度を記録する地形です。そのため、段丘面の高度、年代、堆積物を比較すると、川と地殻・気候がどのように変化したかを考えることができます。
- 段丘面の年代と現在河床との比高から、長期的な下刻量を検討できる
- 同年代面の高度差から、隆起や断層変位を推定できる
- 厚い砂礫層から、過去に谷が埋積した時期を読み取れる
- 複数段の段丘から、河床安定期と下刻期の繰り返しを考えられる
- 岩質ごとの段丘形状から、侵食抵抗の違いを比較できる
このように、段丘の違いは単なる景観の違いではなく、地殻変動・気候変動・河川作用の長期記録です。
河岸段丘の違いは土地利用や防災にどう関係するのか
河岸段丘の段丘面は現在の氾濫原より高い位置にあるため、一般に通常の河川洪水の影響を受けにくいことがあります。そのため集落や道路、農地として利用されている地域もあります。
一方、段丘崖は急斜面なので、大雨や地震で崩壊する可能性があります。また、段丘面上に浅い谷が刻まれていると、豪雨時に水が集中することがあります。
国土地理院も、段丘面は比較的洪水被害が少ない一方、段丘崖や浅い谷には別の災害リスクがあると説明しています。
そのため、「段丘面だから安全」と一律に判断せず、段丘崖との距離、浅い谷、地下地質、活断層の有無などを合わせて確認する必要があります。
地図から河岸段丘の違いを読み取るポイント
河岸段丘を比較するときは、標高だけでなく、面の広さ・連続性・段数・谷との位置関係を見ることが大切です。
- 高低差の異なる平坦面が何段あるかを見る
- 左右岸で同じ高さの面が対応するか確認する
- 段丘面が広いか、細く断片的かを見る
- 段丘崖が直線的なら断層との関係を調べる
- 露頭で砂礫層が薄いか厚いかを確認する
- 火山灰や年代資料があれば段丘面の形成時期を比較する
地形図、陰影起伏図、地質図、ボーリング資料を組み合わせると、見た目が似た段丘でも成り立ちが違うことを読み取りやすくなります。
関連する「なぜ？」
まとめ
地形の河岸段丘に場所や条件による違いがあるのは、隆起、基準面変化、気候、土砂供給、岩質、谷幅、保存状態などが地域ごとに異なるからです。
- 侵食段丘は岩盤を削った平坦面、堆積段丘は厚い砂礫の堆積面が残った地形である
- 隆起が大きい地域では、段丘面と現在河床の比高が大きくなる場合がある
- 気候変動によって土砂供給量と流量のバランスが変わり、堆積と下刻が切り替わる
- 岩石の侵食されやすさによって、段丘幅や下刻速度に地域差が生まれる
- 古い段丘ほど高い傾向はあるが、断層変位や保存状態があるため高さだけでは年代を決められない
河岸段丘を見るときは、「どの高さにあるか」だけでなく、「その面は侵食でできたのか堆積でできたのか」「なぜ川がその後に下刻したのか」を比べると、場所ごとの違いを理解しやすくなります。
参考資料
- 国土地理院「4．河川の作用による地形」
- 高木俊男ほか「河岸段丘から推定した河床高度変化の歴史」地学雑誌
- 豊島正幸「わが国における最終氷期後半の広域的な侵食段丘の形成」季刊地理学
- U.S. Geological Survey「The role of lithology and climate on bedrock river incision and terrace development along the Buffalo National River, Arkansas」
- U.S. Geological Survey「Differential uplift and incision of the Yakima River terraces, central Washington State」
コメント