結論からいうと、侵食が谷や尾根の形を変えるのは、雨水や川、土石流、風化、崩壊などが長い時間をかけて山の表面を削り、削られやすい場所が低くなって谷となり、相対的に削られにくい部分が尾根として残るからです。 山の地形は一度できたら固定されるものではなく、地殻変動で持ち上がる一方で、侵食によって絶えず削られ続けています。
特に山地では、雨水が低い場所へ集まり、やがて小さな流れから沢、川へと成長します。水が集まるほど岩や土を運ぶ力が増し、谷は深く、長くなっていきます。その一方、谷と谷の間に残る高まりが尾根です。つまり谷と尾根は別々にできるのではなく、同じ侵食の過程の中で同時に形づくられていきます。
そもそも「侵食」とは何か
侵食とは、地表の岩石や土が水、氷、風、重力などによって削られ、運び去られる作用です。侵食の前には、岩石が温度変化、水、化学反応などで弱くなる「風化」が起こることが多く、風化してもろくなった物質が雨や川に運ばれることで地形変化が進みます。
侵食と似た言葉に「崩壊」があります。崩壊は、斜面の土や岩が重力によって急に落ちたり滑ったりする現象です。崩壊で生じた土砂が谷へ入り、川や土石流によって運ばれることもあります。
国土地理院は、流水、波、風などによって地表が削られてできた谷や斜面を「侵食地形」として分類しています。また、斜面崩壊によってできた急崖や崩壊地も、山地の地形をつくる重要な要素です。
なぜ谷は水の流れる場所からできやすいのか
雨が山に降ると、水は斜面の低い方向へ流れます。最初は地表を薄く広がって流れていても、地面にわずかな低みがあるとそこへ水が集まり、流れが集中します。
流れが集中すると、土粒子や小石を運ぶ力が強まり、地表に細い溝ができます。その溝へさらに水が集まると、より深く削られます。この過程が繰り返されることで、小さな溝はガリーや沢となり、さらに川へと発達します。
国土地理院は、ガリーを「流水等により地表面が削られて形成された溝状の谷地形」としています。つまり谷の始まりには、水が集まりやすい地形と、そこを流れる水による侵食が深く関係しています。
川はどのように谷を深くするのか
川の水には、砂や礫、岩片などが含まれています。これらが流されながら川底の岩盤へぶつかったり、こすれたりすると、川底が少しずつ削られます。
さらに、流れそのものが土砂を取り込み、下流へ運びます。USGSの地形学研究では、流水、土砂輸送、河道形状、斜面過程などが相互に作用しながら流域の地形が変化すると整理されています。
川底が周囲より低くなると、斜面からさらに水が集まりやすくなり、侵食が続きます。地殻変動などで土地が持ち上がっている地域では、川が下方へ削る作用が続き、深い谷や峡谷が形成されることがあります。
V字谷ができるのはなぜか
山地の若い谷では、断面がV字形になることがあります。これは川が谷底を下向きに削る一方で、両側の斜面が風化や崩壊によって谷底へ向かって後退するためです。
川だけが細い線のように下へ削れば、非常に狭い切れ込みになります。しかし実際には、谷壁の岩石も風化し、雨や地震などをきっかけに崩れます。その土砂が川へ運び去られるため、谷は深くなるだけでなく横方向にも広がります。
つまりV字谷は、「川底を削る作用」と「斜面が崩れ、削られる作用」が組み合わさってできる地形です。
土石流も谷を削ることがある
急な山地では、谷を削るのは通常の川の流れだけではありません。大雨などで発生した土石流が、岩や礫を大量に含んだまま谷を流れ下ると、谷底の岩盤を強く削ることがあります。
USGSの研究では、急峻な谷で繰り返し発生する土石流が、運ばれる大きな岩片の衝突によって谷底の岩盤を低下させることが確認されています。通常の河川侵食とは異なる仕組みで谷の縦断形を変える場合もあります。
このため、急な山では「谷はいつも川の水だけで削られる」と考えるのは正確ではありません。土石流や斜面崩壊など、短時間の大きな現象も長期的な地形形成に関わっています。
尾根はどうして残るのか
尾根は、山頂や高い場所から細長く伸びる高まりです。谷が水の集まる低い場所なのに対し、尾根は雨水が左右の斜面へ分かれて流れる境界になりやすい場所です。
複数の谷がそれぞれ侵食を進めると、谷と谷の間に削り残された高い部分が残ります。これが尾根です。したがって、多くの尾根は「何かが積み上がって新しくできた高まり」というより、周囲の谷が深く削られることで相対的に高く残った地形として理解できます。
地質調査総合センターも、水平に近い地層が長い年月をかけて侵食され、山や谷が刻まれると、谷と尾根に異なる地層が露出する例を示しています。侵食が地形を切り分けることで、尾根と谷の対比がはっきりしていきます。
尾根も侵食され続けている
尾根は谷より高いからといって、侵食を受けないわけではありません。雨、風、凍結と融解、風化、崩落などによって、尾根も少しずつ削られます。
尾根の両側にある谷が上流方向へ侵食を進めると、尾根の幅が狭くなることがあります。隣り合う谷頭が互いに近づけば、尾根上に低い鞍部ができたり、場合によっては谷同士の流域境界が移動したりします。
つまり尾根は固定された境界線ではなく、周囲の谷がどの方向へ、どれくらい速く侵食するかによって形や位置が徐々に変わります。
谷が上流へ伸びる「谷頭侵食」とは何か
谷は下流側だけで深くなるのではありません。谷の最上流部では、湧水や雨水、崩壊などによって谷頭が削られ、谷が上流方向へ伸びることがあります。これを谷頭侵食と呼びます。
谷頭侵食が進むと、それまで尾根だった場所へ谷が食い込み、尾根が短くなったり細くなったりします。さらに別の水系へ侵食が達すると、もともと別の川へ流れていた水が別の川へ流れるようになる「河川争奪」が起こる場合もあります。
このような変化は人の時間感覚ではゆっくりですが、長い地質時代には山地の水系や尾根の位置を大きく変えることがあります。
岩石の違いで谷や尾根の形が変わるのはなぜか
山をつくる岩石は、すべて同じ速さで削られるわけではありません。岩石の硬さ、鉱物組成、風化しやすさ、割れ目の多さ、地層の向きなどによって侵食の進み方が異なります。
比較的侵食されやすい岩石や、割れ目が多く崩れやすい場所では谷が発達しやすくなります。一方、侵食されにくい岩石がある場所は周囲より高く残り、尾根や岩峰になりやすい場合があります。
このように岩石ごとの侵食されやすさの違いによって地形に差が生まれることを「差別侵食」と呼びます。国土地理院も、鋸歯状の山稜など一部の山地地形について、差別侵食との関係を示しています。
地層や断層の向きも谷を導くことがある
川は必ずしも最短距離で流れるわけではありません。岩石の割れ目や断層、地層の境界など、周囲より削られやすい部分があると、それに沿って谷が発達する場合があります。
地質調査総合センターは、地質図と地形を重ねて見ることで、川の流路が地層の境界に沿っている例を読み取れると説明しています。
したがって山の谷の向きや尾根の形には、現在の雨や川だけでなく、地下にある地質構造の影響も表れています。地形は、侵食の力と地質の抵抗力が組み合わさった結果です。
侵食が進むと山は丸くなるのか
長い時間侵食を受けると、一般には高い部分が削られ、谷が広がり、山全体の起伏が小さくなる方向へ進みます。しかし「古い山ほど必ず丸い」と単純にはいえません。
地殻変動によって山が持ち上がり続けていれば、川は再び深く谷を刻みます。硬い岩石が残れば急な岩峰になることもあります。また、大規模な崩壊や氷河侵食などによって、非常に急峻な地形が形成されることもあります。
現在見えている山の形は、侵食だけでなく、隆起、火山活動、岩石の種類、気候などが長期間競い合った結果です。
氷河も谷の形を大きく変える
寒冷な高山では、川ではなく氷河が谷を削ることがあります。氷河は内部に岩石を取り込みながらゆっくり流れ、谷底や谷壁を広い範囲で削ります。
川の侵食でできる谷はV字形になりやすいのに対し、氷河で大きく削られた谷は幅広く底が比較的平らなU字谷になります。米国国立公園局はヨセミテ渓谷について、もともと河川が刻んだ狭い谷を、その後の氷河がより深く広く削ったと説明しています。
このように「侵食」という一語でも、流水、氷河、土石流など、何が削るかによって谷の形は異なります。
侵食と堆積はセットで起こる
侵食によって削られた土砂は消えるわけではありません。川や土石流によって下流へ運ばれ、流れが弱くなる場所で堆積します。
山地の谷から運ばれた土砂は、山の出口で扇状地をつくったり、下流の平野や河口へ運ばれたりします。川の中でも、侵食が強い場所と堆積が起こる場所は移り変わります。
したがって山の谷を理解するには、「どこが削られているか」だけでなく、「削られた物質がどこへ運ばれるか」まで見ることが大切です。
なぜ日本の山は谷が深く入り組んでいる場所が多いのか
日本列島は山地が多く、地殻変動が活発な地域です。隆起によって高くなった土地を、雨の多い気候のもとで河川が削るため、深い谷が発達しやすい条件があります。
さらに台風や梅雨前線による豪雨、地震による斜面崩壊なども土砂移動を活発にします。産総研・地質調査総合センターは、大分県耶馬溪の調査で、多数の侵食谷や地すべり地形が分布し、斜面崩壊の繰り返しが特異な山地地形の形成に関わったことを示しています。
日本の山地の細かな尾根と谷は、隆起してできた高低差を、雨、川、崩壊などが長い時間をかけて刻み続けた結果と考えることができます。
谷と尾根の形は今も変化している
地形変化というと数百万年単位の非常に遅い現象を想像しがちですが、大雨や地震の際には、一度の崩壊や土石流で谷や斜面の形が大きく変わることがあります。
一方、その一回一回の変化を長期間で積み重ねると、谷はより深く広くなり、尾根は削られ、山全体の形も変わっていきます。
つまり地形は、「普段はゆっくり、時には急激に」変化しています。現在の谷や尾根は、過去の多数の侵食・崩壊・堆積の履歴を記録した地形なのです。
まとめ
侵食が谷や尾根の形を変えるのは、水や重力などが山を削り、低い場所へ侵食を集中させることで谷を発達させ、その間に残された高まりを尾根として形づくるからです。
- 雨水が集まる場所では流水侵食が進み、小さな溝が谷へ成長する
- 川は水と土砂によって谷底を削り、谷を深くする
- 斜面の風化や崩壊によって谷は横方向にも広がる
- 急斜面では土石流も谷底の岩盤を削ることがある
- 谷と谷の間に削り残された高まりが尾根となる
- 岩石の硬さや割れ目の違いによって侵食速度が変わり、谷や尾根の形にも差が生まれる
- 氷河侵食では河川侵食とは異なるU字谷が形成される
- 山の形は侵食だけでなく、隆起や地質、気候とのバランスで決まる
つまり、谷と尾根は完成したまま動かない地形ではありません。山が持ち上がり、雨が降り、川が流れ、斜面が崩れるたびに少しずつ形を変え続ける、地球表面の長い変化の記録です。
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