地形の河岸段丘が季節や環境によって変化するのは、段丘面や段丘崖、その下を流れる現在の河川が、凍結融解、融雪、豪雨・洪水、地下水、植生、岩質などの影響を受けるからです。 ただし、河岸段丘そのものが一季節で新しくできたり消えたりするわけではありません。段丘は、かつての河床や氾濫原が川の下刻によって高い位置に取り残され、長い時間をかけて形成された地形です。
そのため河岸段丘の変化を理解するときは、季節ごとに起こる段丘崖や河岸の小さな侵食・崩落と、何千年・何万年という時間で進む河床の下刻や段丘形成を分けて考えることが大切です。
河岸段丘のどこが季節の影響を受けるのか
河岸段丘には、平らな段丘面と、その縁にある急な段丘崖があります。国土地理院は、河岸段丘を河川の流路に沿う階段状地形で、現在の氾濫原より高い位置にあるものと定義しています。
季節変化の影響が出やすいのは、主に段丘崖、段丘面を刻む小さな谷、段丘崖の直下を流れる河川です。段丘面の中央部は比較的安定していても、崖の縁では雨水や地下水、凍結融解によって土砂が崩れたり、河川が崖の基部を削ったりすることがあります。
冬の凍結融解は段丘崖をどう変えるのか
寒冷地域では、冬になると段丘崖や河岸の土壌・岩盤が凍結します。水を含んだ土や岩石が凍り、春先に融ける過程が繰り返されると、表面がゆるみ、土塊や岩片が崩れやすくなることがあります。
奥日光・湯川の河岸侵食を調べた研究では、真冬よりも3月中旬から4月上旬の融解期に侵食崖の形が大きく変化し、凍土や霜柱の融解に伴う土塊崩落が確認されました。
河岸段丘の段丘崖でも、同じように表層が凍結する環境では、冬から春への移行期に小規模な崩落や表面侵食が起こりやすくなる可能性があります。
春の融雪は河岸段丘にどう影響するのか
春になると山地や段丘面の積雪が融け、雨水とともに斜面や地下へ浸透します。
融雪水が段丘崖の土や砂礫層へ入ると、地盤が水を含んで重くなり、崖表面が崩れやすくなることがあります。また、地下水が段丘崖の途中から湧き出す場所では、土砂が流出し、小さな崩壊や谷の発達につながることがあります。
さらに融雪で河川流量が増えれば、段丘崖の直下を流れる川が崖の基部を削る可能性があります。ただし、融雪の程度は積雪量、気温上昇の速さ、降雨の有無によって大きく異なります。
梅雨や台風期にはなぜ変化が大きくなるのか
梅雨や台風、集中豪雨では、段丘面や段丘崖へ短時間に大量の水が供給されます。
雨水が段丘面から崖へ集まると、表面侵食や小さな谷の侵食が進むことがあります。段丘崖が砂礫や未固結の堆積物からできている場合には、水がしみ込むことで崩壊しやすくなる場所もあります。
また、河川が増水すると河岸侵食が強まり、段丘崖の基部が川に直接接している場所では崖の後退につながることがあります。河岸侵食の研究では、出水時のピーク流量や総流量によって侵食量が変わることが示されています。
そのため、河岸段丘の季節変化では「崖の上から降る雨」と「崖の下を流れる川」の両方を見る必要があります。
段丘面は洪水で冠水するのか
河岸段丘は現在の氾濫原より高い位置にあるため、一般には通常の洪水では冠水しにくい地形です。
ただし、すべての段丘面が同じ高さではありません。低位の段丘面では非常に大きな洪水の影響を受ける可能性があり、段丘面上に小河川や谷があれば、そこから水が流れ込むこともあります。
また、段丘崖の下にある現在の氾濫原では洪水による侵食・堆積が起こりやすく、河道が横方向へ移動すると段丘崖の基部が削られる場合があります。
そのため、「河岸段丘だから洪水と無関係」と考えるのではなく、段丘面の高さ、河川との距離、段丘崖の位置を確認することが重要です。
植生は段丘崖の変化を弱めるのか
草や樹木の根は表層土をまとめ、雨滴の衝撃や表面流による侵食を弱めることがあります。
凍結融解と植物根系を調べた研究でも、凍結していない土では植物の根や茎葉が侵食抵抗を高める効果が確認されています。一方、凍結融解を経験すると根系を含む土の侵食抵抗が低下する場合もあります。
つまり植生がある段丘崖は裸地より安定しやすいことがありますが、急崖、大雨、凍結融解、地下水などの条件が重なると崩壊する可能性があります。
岩質や堆積物の違いで変化の仕方はどう変わるのか
河岸段丘の段丘崖は、岩盤、砂礫、砂、シルトなどさまざまな物質からできています。
硬い岩盤からなる崖は侵食されにくい一方、割れ目が多い場合には岩塊が落下することがあります。砂礫層や細粒の未固結堆積物では、雨や地下水の影響で崩れやすくなることがあります。
USGSがアーカンソー州Buffalo Riverの河岸段丘を調べた研究では、河床下刻速度や谷幅、段丘発達に岩質の違いが関係していました。長期的な段丘形成でも、岩石の侵食抵抗は重要な条件です。
したがって、同じ気候や同じ洪水を受けても、段丘崖の地質が違えば変化の速さは異なります。
地下水は段丘崖の崩壊に関係するのか
段丘面に降った雨や融雪水の一部は地中へ浸透します。地下に水を通しやすい砂礫層と、水を通しにくい粘土層などが重なっていると、その境界付近から地下水が湧き出すことがあります。
湧水が段丘崖に集中すると、細かな土砂が流出したり、斜面下部が湿潤になったりして、局地的に侵食や崩壊が進むことがあります。
このため、段丘崖の変化を見るときは、表面の雨水だけでなく、崖の途中に湧水や湿った場所がないかも重要な観察点になります。
現在の河川が段丘をさらに削ることはあるのか
河岸段丘は、川が過去の河床面より低い位置まで下刻したことで形成されます。現在も河川が岩盤や河床堆積物を削っていれば、長期的にはさらに低い河床が形成される可能性があります。
USGSの河岸段丘研究では、気候条件と岩質の違いによって河川の下刻と段丘発達が変化することが示されています。また、別の地域では地殻隆起と河川下刻の関係を河岸段丘から読み取る研究も行われています。
つまり、現在見えている段丘は「完成して止まった地形」ではなく、河川がさらに下刻すれば、将来は現在の氾濫原や低位面が新しい段丘になる可能性があります。
季節変化だけで新しい河岸段丘はできるのか
通常、一季節の変化だけで新しい河岸段丘が形成されるわけではありません。
河岸段丘が形成されるには、川が一定の高さで河床や氾濫原をつくった後、その河床を下刻し、古い面を高い位置に残す必要があります。この過程には、気候変化、土砂供給の変化、基準面変化、地殻隆起などが関係し、長い時間を要します。
日本の河成段丘研究では、最終氷期後半の気候変化を契機として、堆積段丘から侵食段丘へ移る河成段丘の形成が広域で確認されています。また、河床高度は氷期・間氷期に対応して周期的に変動してきたと考えられています。
季節ごとの洪水や凍結融解は、その長期変化を構成する小さな作用の一部と考えると分かりやすくなります。
気候が長期的に変わると河岸段丘はどう変わるのか
長期的な気候変動は、川の流量だけでなく、斜面から供給される土砂量や植生にも影響します。
寒冷期に斜面から多くの土砂が供給されれば、川が運びきれず谷底に砂礫が堆積することがあります。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、川が堆積物を掘り下げ、古い堆積面が河岸段丘になることがあります。
USGSのBuffalo River研究でも、河岸段丘の堆積・侵食の時期と乾燥・湿潤の水文条件との関係が検討されています。
つまり、季節的な雨や雪の変化は毎年繰り返す現象ですが、その平均状態が数千年単位で変わると、河岸段丘の形成そのものに影響します。
段丘面の土地利用は季節変化に影響するのか
段丘面は平らで洪水を受けにくいことが多いため、市街地、農地、道路として利用されることがあります。
排水路や道路によって水が段丘崖の特定地点へ集中すると、侵食や小規模崩壊が起こりやすくなる場合があります。造成で植生が失われれば、裸地からの土砂流出が増えることもあります。
反対に、適切な排水や法面保護によって段丘崖の安定性が高まる場合もあります。
現在の河岸段丘を観察するときは、自然条件だけでなく、排水・造成・植生管理など人間活動の影響も見る必要があります。
河岸段丘の変化は防災とどう関係するのか
河岸段丘の段丘面は、一般に現在の氾濫原より高いため河川洪水の影響を受けにくいことがあります。しかし、段丘崖には別の注意点があります。
大雨、融雪、地下水、地震などが重なると、段丘崖で崩壊や落石が起こる可能性があります。崖のすぐ上や下に住宅・道路がある場合には、段丘面の洪水リスクだけでなく斜面災害も確認する必要があります。
また、低位段丘や段丘を刻む谷では水害の可能性もあるため、地形分類図と洪水・土砂災害ハザードマップを合わせて見ることが重要です。
河岸段丘の季節・環境変化を観察するポイント
河岸段丘がどのように変化しているかを見るときは、段丘面だけでなく段丘崖と現在河道を一緒に観察すると分かりやすくなります。
- 冬から春に段丘崖へ新しい崩落や落石が出ていないか
- 融雪・大雨後に湧水や湿った場所が増えていないか
- 洪水後に段丘崖の基部や河岸が削られていないか
- 裸地と植生の多い斜面で侵食の程度が違うか
- 段丘崖をつくる地層が岩盤か砂礫か、細粒土かを確認する
- 古い空中写真と比べて河道や段丘崖の位置が変わっていないか
一度の季節変化は小さくても、同じ場所を数年・数十年比較すると、崖の後退や小谷の拡大、河道の移動などが確認できる場合があります。
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まとめ
地形の河岸段丘が季節や環境によって変化するのは、段丘崖や現在河道が凍結融解、融雪、豪雨・洪水、地下水、植生、岩質などの影響を受けるからです。
- 冬から春の凍結融解で段丘崖の表面が弱くなり、崩落しやすくなることがある
- 融雪や豪雨は地下水と河川流量を増やし、崖の侵食や崩壊に影響する
- 植生や岩質、地層構成によって同じ気象条件でも変化の程度は異なる
- 段丘面は比較的安定していても、段丘崖や小谷、現在河道では季節変化が現れやすい
- 新しい河岸段丘の形成は季節単位ではなく、河川の下刻・堆積・気候変化・隆起などが長期間積み重なった結果である
河岸段丘を見るときは、「この季節に崖や河岸で何が起きているか」と「それが長期的な河川の下刻や段丘形成とどうつながるか」を分けて考えると、季節・環境と地形変化の関係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」
- 湯本学・尾方隆幸「奥日光，湯川における河岸侵食と凍結融解作用との関係」
- 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
- 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
- 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」
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