本稿では,2011年東北地方太平洋沖地震の津波について,特に土砂の動態や収支,水理量と堆積物の関係に着目し,異なる地形・津波の特徴をもつ二つの地域を対象に,これまでの調査・研究による知見を整理した.三陸沿岸の広田湾では,海域から陸上への堆積物の移動が起こったことが古生物学的データ,ビデオ映像および数値解析によって明らかにされた.また,引き波の影響が大きく,巨視的には沖合方向への堆積物の移動距離と量が卓越する特徴を持つ.一方,仙台湾沿岸では,海底から陸上への堆積物の移動は非常に限られていたことが,地質学的データおよびビデオ映像と数値解析によって示された.また,砂質堆積物の沖合方向と内陸方向への移動距離は同程度であった.津波堆積作用における両地域の差は,主に陸上・海底地形と津波の波形の違いによって生じた.
北海道太平洋側の古津波堆積物研究の現状と課題を,北方四島と北海道太平洋側の断層モデルに焦点を当てて示した.過去7000年間における国後島と色丹島の津波堆積物の層数は色丹島の方が多いことは,色丹島の方が海溝に近いため,規模の小さな津波でも地層中に記録されたためである.一方,国後島には規模の大きな津波のみが到達するため,巨大津波の履歴がよく記録されている.北海道の太平洋側の津波堆積物の分布を説明するために設定された複数の断層モデルの復元からは,北海道西部太平洋岸の波源として東北北部沖断層モデルの重要性が指摘された.北海道胆振海岸と青森県東通の津波堆積物履歴をあわせて考えると,少なくとも過去2500~2800年前以降に北海道西部太平洋岸に来襲した津波堆積物は1層のみであるということが見えてきた.
本論は東北地方太平洋沿岸で行われた古津波堆積物に関する研究について総括する.東北地方における古津波痕跡に関する地質調査は,1980年代の日本海側で始まった.その後,津波堆積物に関する調査は太平洋側で行われ,1611年慶長津波,1454年享徳津波,869年貞観津波の痕跡が見つかっている.1611年慶長津波については,三陸海岸沖に波源を想定する一方で,千島海溝の巨大地震によるものという説もあり,未だ決着がついていない.1454年享徳津波および869年貞観津波については,日本海溝中部に波源があると考えられ,その規模はM8クラスである.1454年および869年の津波より前には,幾つかの古津波の痕跡が見つかっているが,その波源についてはまだ明らかになっていない.
津波堆積物を使った南海トラフ沿岸での古地震・津波の研究は,過去6000年間にわたる津波の履歴解明に貢献してきた.それにより,100年~150年間隔で発生する“通常の”巨大地震以外に,より大きな地震が300~500年間隔で繰り返していると言う“ハイパー地震サイクル”仮説の提唱といったトピックもあった.このレビューでは,南海トラフ沿岸での津波堆積物研究について今後解決すべき2つのテーマを提案した.一つ目は,過去の地震の破壊域の正確な復元が改めて重要である.例えば,1707宝永地震以降は東海地震と南海地震がペアで存在するが,古い時代にはどちらか一方の記録しかないことが多い.歴史記録から漏れた地震がないかを地層記録から検証し地震履歴を補完することは,巨大地震の発生パターンを知るために重要である.もう一つは,古津波の規模(遡上高や遡上範囲)を定量化することである.これは“ハイパー地震サイクル”仮説の検証や,我々が備えるべき津波の規模を検討するために重要である.
琉球海溝沿いの古津波研究は約50年にわたり行われてきた.特に,津波石と呼ばれる沿岸巨礫群の研究から,先島諸島では数百年間隔で巨大津波が繰り返したと考えられる.その一方で,奄美・沖縄諸島では少なくとも約2300年もの間,巨大津波が発生した痕跡が見られないことが指摘されている.この結果は地震学的研究によっても支持されており,琉球海溝においては巨大地震・津波発生履歴と規模に大きな地域差があることを示唆していると考えられる.一方,砂礫質津波堆積物の研究は,調査適地が少ないという問題からあまり実施されておらず,中小規模の古津波履歴を把握するためにも,今後の調査研究が望まれる.
日本海東縁の沿岸域では,津波起源とされるイベント堆積物の報告が急増している.その時間-空間分布を整理し,地域間の対比と推定される波源を提示した.19~18世紀にはいくつかの歴史津波が知られ,地点数は多くないが対応するイベント堆積物が報告されている.18世紀以前は歴史記録に乏しいが,イベント堆積物から14~9世紀の間に次の4つの津波イベントの存在が示唆される-14世紀:青森~山形北部,12世紀:北海道南西部,11世紀(西暦1092年?):佐渡/新潟~山形南部,9世紀(西暦850年?):(佐渡~)山形~青森-.これらのイベントは日本海盆の地震性タービダイトにも記録されている.より古いイベント堆積物は,奥尻島や佐渡島などの離島で認められている.現時点では堆積物の起源の認定や正確な年代決定などに多くの問題が残っており,この総説が今後の問題点の解決と日本海東縁の古津波像解明の一助となることを期待する.
超高温変成作用は地殻内で起こりうる高温限界で生じる変成作用であり,一般に特異な鉱物共生と様々な変成ステージで形成されたシンプレクタイトなどの複雑な組織を保持する場合が多い.このような超高温変成岩の精密解析から得られる温度-圧力-時間履歴は,地殻内における物理・化学現象,ひいては地球創生期からの造山運動や大陸地殻成長プロセスの解明に重要な意味を持つ.地質学会創立100周年以降現在までの25年間において,日本の地球科学者によって多くの新たな超高温変成岩の発見とその形成過程の解析,加えて,多くの超高温実験も実施されてきた.本論では,過去25年間における日本人研究者による超高温変成岩の研究について概括し,主に著者らが行ってきた太古代末期~白亜紀における超高温変成岩体の研究と実験岩石学的研究について,新たに取得したデータを交えつつ紹介する.
マリアナ前弧には蛇紋岩海山が数多く存在し,巨大な海山群を形成している.海山を構成する蛇紋岩化したかんらん岩に含まれる蛇紋石鉱物は,クリソタイル/リザダイトを主体とするが,より高温条件下で安定なアンティゴライトを含む鉱物共生をもつものもあり,それらは特徴的にcleavable olivineを伴う.また,アンティゴライトの形成前後に形成されたクリソタイル/リザダイト脈が共に認められ,沈み込み帯内部における蛇紋岩化作用時のテクトニックな下降・上昇過程を示唆していると考えられる.これまでにマリアナ前弧のコニカル海山,ツインピークス海山,南チャモロ海山から低温高圧型変成岩類が発見されており,それらは青色片岩相の低温部の変成作用を受けたと推定される.これらの中には角閃岩が再度変成作用を受けたものがあり,その角閃岩の初期の鉱物組合せから青色片岩相の変成作用に先立つ緑簾石–角閃岩相当の変成作用の存在を示唆している.