（2016年7月取材）

朝日町大沼の浮島（山形県朝日町HPより）

http://www.town.asahi.yamagata.jp/soshiki/11/252.html

2013年7月の豪雨による地滑りで、この大沼付近に大きな岩盤が出現しました。この岩盤を覆っていた表土が地滑りによって滑り落ちたためです。そこで、私たちは2014年にこの岩盤の性状や地下構造から、浮島の成因の可能性を探ってきました。

こちらが2014年10月と2015年の5月の岩盤の写真です。この岩盤は約1500万年前、山形が深海に沈んだ後に形成されたものと推測され、ほぼ北西から南東方向へ亀裂が走り、奥が19センチほど隆起しています。しかし2014年10月の時点でこの亀裂はほぼありませんでした。一方、2015年5月には、風化した土砂が多量に流入しているのにもかかわらず、数カ所で幅10センチ以上、最大35センチの亀裂が生じていました。亀裂内部の底には水も確認され、深さは約143センチでした。 

2014年の測定結果から推定した地下構造です。岩盤の露出部はほぼ2枚の平面で、ともに17度の傾斜を持っています。聞き取り調査では60年以上、この状態であったと推定されます。しかし2015年5月には岩盤の亀裂が深まり、動いている気配が見られました。動きを追えば昨年の疑問の解決とともに、今後の大沼の環境を予測できると考えました。

向斜・撓曲(とうきょく)について

産業技術総合研究所　地質調査総合センターHP「断層と褶曲」より

https://www.gsj.jp/geology/fault-fold/fault-fold/index.html

しかし、沼ができるためには、斜面の一部が沈降するだけでなく、一方で隆起が必要です。大沼は東側が盛り上がっています。断面図を作ったのがこちらです。この960メートル付近の盛り上がりは、大沼に対して相対的に隆起したか、大沼側が沈降してできたと考えました。私たちはこのおよそこの位置に断層があり、断層左側が相対的に沈降したと考え、さらに地図を調べました。

これをまとめると、図右奥の出羽山地方向に背斜軸(山地の盛り上がり)があり、図右奥最上川方向に向斜軸(大きな谷)があり、この大沼の右南東方向960メートル付近に北北東報告に進む断層を含む隆起があること、また大沼の左北西約60メートルに北東に走る撓曲があり、デフォルメすると、大沼ごと図右のプレートが図の下方向に約19センチ沈降し、右方向に約35センチずれたことになります。

これを裏付ける資料がないか調べたところ、意外なところにありました。東日本大震災です。これは震災後4年間の大地の動きです。左の図で蔵王は10センチ以上、大沼付近も10センチ近く沈降しています。また右の図はずれの方向を示します。凡例から計算すると、図の右下の大沼はほぼ東に232センチ、左上の出羽山地は196センチ動いています。2つの地点でずれに37センチの差があり、つまりこれと同じ規模の地層の裂け目がどこかに必要になります。

これがまさに大沼での測定結果と同じ傾向となるので、私たちは大沼に現れた亀裂は、東日本大震災と何らかの関係があるのではないかと結論づけました。しかしこれは確実な証拠ではないので、今後さらに周辺の地形・環境について調査していきたいと考えています。

■研究を始めた理由・経緯は？

2010年に、山形大学名誉教授山野井先生を通じて大沼地区の方々から「近年浮島がどんどん沈んでなくなっている。理由を高校生の目で調べてほしい」というのが、最初のご依頼でした。お伺いすると、すでに大学の先生方がご研究を始められており、私たちの出番はないと思いました。

しかし、若白髪のように芯葉が枯れ込んだアシを見つけ、虫害を直感しました。アシの虫害は専門家の方々から否定されましたが、これについて調べた結果、浮島を形成しているミズゴケおよびミズゴケ泥炭には全く浮力がなく、そこに生育しているアシなどの浮力が浮島の浮力であることを突き止めました。その後の調査では、イネの害虫であるニカメイガをアシの中から実際に発見するなどして2013年に発表しました。

同年、地区の方々には申し訳ありませんが、私たちにはすばらしいチャンスが訪れました。7月の豪雨です。これにより広範囲に地滑りが起き、傾斜17度の平らな岩盤が露出しました。山形県の基盤をなす1500万年前から200万年前、海の中で形成された地層です。ベントナイトを含む緻密できれいな岩盤で、これはその表面に不透水層とチキソトロピーでウォータースライダーのような滑り台を形成します。その先には大沼の出島があり、この岩盤が浮島形成に関与していると直感しました。

浮島は現在は人が切り出していますが、かつては自ら浮かんだと伝承があります。また、単に釧路湿原のヤチマナグのように、ミズゴケや植物が水面に張り出しただけでは水面を漂うだけで浮島は浮きません。ミズゴケなどの下に１ｍ以上のミズゴケ泥炭層を伴わなければ浮島ができないことがわかりました。しかし、ミズゴケを乗せた泥炭層がそのまま地滑りで沼に沈み込み、その浮力で浮くとすれば現在の浮島が自然にできることとなります。調べてみると浮島が古文書に登場する少し前に大地震があったこともわかりました。

この地震により、泥炭下部がチキソトロピーで液状化し、続いて起きた地滑りで浮島ができたと仮説を立てることができました。今回発表した内容はこの岩盤に関わります。最初の疑問はこの大沼が1300年間埋まっていないことです。本来沼は遷移により陸地化しますが、それが起こっていません。同じく埋まらない沼（湖）に琵琶湖があります。琵琶湖が1000年に１ｍｍ沈降しているのと同じように大沼も沈降していると考えました。

先ほどの岩盤中央部には一本の亀裂が存在します。これを観察すると年々亀裂は拡大し、大沼側が相対的に沈降していることがわかりました。また、近くの地形観察から、実際にはこの岩盤の下の岩盤が沈降し、上の岩盤が取り残される撓曲になっている可能性も出てきました。加えて、大沼反対側の山の北方約2㎞では大沼方向に伸びる正断層が見つかり、大沼側が相対的に沈降していることも見つかりました。このようにして、私たちの研究は仮説と観察を積み上げて成り立っています。

■今回の研究にかかった時間はどのくらい？

2010年から始まりました。観察地が遠いため、月1～2回で5年半かけています。

■今回の研究で苦労したことは？

顧問は生物の先生で、私たちは地学基礎を習い始めたばかりでした。先輩も高校地学しかしておらず、専門用語の使い方がまるでわかりません。機材もほとんどありません。また、せっかく良いヒントが見つかっても定期考査と重なり、発表までデータをそろえられるか不安でした。

■「ココは工夫した!」「ココを見てほしい」という点は？

多くのサイトを活用しました。発表では城地図や色別標高図を重ね合わせて動画にしたり、登山ルートの高低を表示したりするサイトを多用しました。特に国土地理院のサイトや産業総合研究所のサイトにはお世話になりました。

■今回の研究にあたって、参考にした本や先行研究

先行研究はありません。

・『山形県の地質』山野井 徹(東北地質調査業協会)

・『山形盆地と外縁山地の形成』山野井 徹(東北地質調査業協会)

・『蔵王火山および白鷹火山の巨大山体崩壊発生時期』八木浩司、早田勉、井口隆、原口強、伴雅雄(第四紀学会)

・『南ドイツの排水及び泥炭採掘が行われた高層湿原における植生の自然遷移と自然再生―４つの長期的モニタリング調査で得られた結果の比較解析』ポシュロド ペータ他(地球環境Vol.12 No.1　97－112（2007）)

・『日本の土壌―６ 泥炭土』庄子貞雄(URBAN KUBOTA NO.13)

・『本邦大地震概説』 大森房吉(震災豫防調査會報告 震災豫防調査會報告 68)

・『本朝地震考』(大沼大行院系図文書)　

・『山形県朝日町大舟木地滑り災害』 朝日町役場広報

・国土地理院Web　

・ウォッちずHP　

・地質Navi HP　

・国立研究開発法人防災科学技術研究所HP

■今回の研究は今後も続けていきますか？今後はどんな研究をしますか？

・現在の大沼は南北２２０ｍですが、この大沼を南岸とする南北３㎞の大きな沼の存在が見えてきました。これを証明します。

・甲殻類の内分泌器官についてほとんど文献記載がありません。先輩は岩波の生物学事典や高校大学の参考書にない現象を見つけ、従来の記述では説明できない現象に見つけました。再現性も十分あります。これをさらに証明したい。

・セレナイトという巨大な石膏の結晶があります。しかし石膏の溶解度は低く到底結晶を作り得ません。この巨大結晶ができる条件を探しています。

・2004年銅を熱して金や銀・橙や赤紫に変わることを見つけました。これは構造色であるとされていますが、その構造色を作る膜厚が計算より薄いと考えられます。また、405nmの光照射で赤と緑の2つの励起光を観察できること、干渉色に伴う方向性がないこと＋αから、今までの仮説では不十分であることがわかっています。これを突き止めたいと思います。

・尚、本校生物部は化学部と協力し、天文以外何でも挑戦しています。

■ふだんの活動では何をしていますか？

科学ボランティアとして、年間3回科学工作教室に講師として参加しています。銅を金や銀色にした研究も、金や銀の風車作りの実験として使っています。今夏は、『さわれる淡水の生き物』『消えたり色の変わる妖怪カード』『（園児でも５分で作れて）歩いても揚がる妖怪凧』で、多くの子どもたちに喜んでいただきました。

■総文祭に参加して

「全国はすごいなぁ～」の一点にまとめられます。振り返れば、周りの雰囲気に飲まれていました。今年は前年のびわこ総文祭と異なり、自然科学の全部門が１つの会場で行われたため、全国の様々な研究をみることができました。私たちよりはるかに多くの苦労を経てなされた研究、英語のスピーチを織り交ぜた研究、質疑応答を通した活発な意見交換。すべてにおいてレベルの高さに驚かされました。

また、パワーポイントに比べ、より少ない量でわかりやすくまとめ上げられたポスター発表も印象に残りました。私たちもこのような中で堂々と発表でき、知ってもらえたことは誇りです。また、他校生とのたくさんの交流も楽しめ、とても貴重な体験ができた大会でした。

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