2012 スイス実習 - 陸圏環境科学コース

2012 スイス実習
ローヌ氷河におけるライケノメトリー手法を用いた
氷河の後退年代推定
環境科学院
環境科学院
環境起学専攻
地球圏科学専攻
駒澤 皓
岡本彩加
目次
1.はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2
2.調査地域の概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3
3.調査方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4
3.1 地形分類図について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4
3.2 ライケノメトリーについて・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4
3-2-1.相対年代と絶対年代・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4
3-2-2.地図ゴケの直径の測定方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4
3-2-3.測定における注意点(計測地点の選定)・・・・・・・・・・・・・・・5
3-2-4.地図ゴケの成長曲線・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5
4.結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・7
5.考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10
5-1.地図ゴケの直径測定結果について・・・・・・・・・・・・・・・・・10
5-2.成長曲線・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10
6.終わりに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・13
7.付録・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・14
引用文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・16
1
1.はじめに
氷河全体の質量収支は,気候に支配された涵養と消耗のバランスの上になりたっている
から,氷河変動は気候変動の指標になる.気候変動と氷河変動がおおまかには対応するとい
う経験則が今までの研究から得られている(Ahlmann,1953).特に,山岳氷河は気候変動への
応答時間が大陸氷床と比べ早く,気候変動のバロメーターとして扱われる.将来の気候変動
を予測するためには,過去の気候変動を知ることで明らかになる.現在,大陸氷床や海洋堆
積物などから全地球スケールで過去の気候変動が明らかにされている.それと比べて,山岳
氷河からは地域的な気候変化についての高精度な情報を得られる.
そこで,本調査ではローヌ氷河にて相対年代法,主にライケノメトリーを用いて,氷河の
後退年代を推定し,ローヌ氷河変動の復元を行う.そして,歴史的資料からライケノメトリ
ーが有用であるか検討する.
2.調査地域の概要
ローヌ氷河はスイスアルプスの中でも最大の氷河の 1 つである(図 1) .また,ローヌ川は
スイス中央部に位置し,スイスからフランス南部を流れて地中海に注ぐ川である(図 1).最
終氷期(Last Glacial Maximum: LGM)に,ローヌ氷河はアルプスの中で最大の氷河であった.
そして,氷河の末端はミッテルランド地方に位置している(Ivy-Ochs et al., 2004).ヤンガ
ードリアス期(Younger Dryas,12.9-11.7ka)には,ローヌ氷河末端は現在の位置よりも 12km
下方にあったと知られている.小氷期(Little Ice Age)のローヌ氷河末端は標高が 600m 低
く,そして 3km 程谷を下っていた(Brent et al.,2011).
2
図 1 Location map
図２ローヌ氷河概要図
3
3.調査手法
3.1 地形分類図について
スイス官製(1999)の 1：25000 地図と,2012 年 9 月 6 日から 9 日までに行った現地調査と,
阿部・大藪(2010)の地形区分図を改変して地形分類図を作成する.ローヌ氷河周辺について
モレーン,羊背岩などの特徴的な氷河地形,また崖錐や基盤などの非氷河地形にも着目す
る.
3.2 ライケノメトリーについて
3-2-1.相対年代と絶対年代
広く用いられている地形・地質学的な編年の方法では,地形の形成時代や堆積物の堆積年
代を知ることが必須である.歴史記録によっては氷河変動を知ることができない古い時代
の氷河変動を知るためにまず行われた方法は,時間の経過につれて不可逆的に変化する現
象を指標にして形成年代を求める相対年代測定法である(岩田,2011).また,相対年代法は,
一連の堆積物,地形・地質学的事象の時間的関係・配列を判別する方法として定義でき,絶
対年代資料と組み合わせることによって,はじめて数値年代に読み替えることができる.相
対年代法の中には,1)生物を指標とした手法,2)岩石・鉱物の風化度を基準とした手法,3)
土壌発達にもとづく手法,および,4)地表面の形態的特徴の差による手法,の 4 つに区分さ
れる(渡辺,1990). 本調査では,生物を指標とした年代測定法のうち,よく利用されるライ
ケノメトリーについて記述する.礫の表面に円形に拡大する地衣体の成長速度(地衣編年
法：richenometry)によって年代値を得られるが,この方法は限られた場所でしか使えない
欠点がある.
3-2-2.地図ゴケの直径の測定方法
ライケノメトリーは,地図ゴケ(Rhizocarpon
geographicum)の直径や,さまざまな種類
のコケの被覆度,色の比などを用いる手法である(Benedict,1985).地図ゴケは緑ないし黄
緑色の葉状体からなる.
直径を測定する場合は,なるべく円形のものを選ぶべきである.いくつかの個体が結合し
ていたり,特定の鉱物が突出していることにより,成長が妨げられている場合は,測定対象
から除外することが望ましい.直径の測り方には,2 通りの方法がある.ひとつは直径(最大
径)を図る方法(図 4)で,Benedictno の研究で使われている成長曲線には,この最大径が採
用されている.いっぽう,コケに内接円を描いて,その直径を測る方法も用いられている(渡
4
辺,1990).本調査では最小径(内接円径)を使用する.そして各測定地点で,なるべく単独で
円形のものを選定し,1 個の礫から 1 つの地図ゴケから測定値をだす.
3-2-3.測定における注意点(計測地点の選定)
上記でも述べたが,ライケノメトリーは限られた場所でしか使えない.それは時間経過に
つれて変化するものを指標にして年代を測定するので,時間以外の要因が影響を与える可
能性がある場合,ライケノメトリーを年代測定は正確性に疑問が残る.以下の 3 点で注意が
必要である.1 つ目は,年間 40 週以上積雪下にある場所では,一般に地図ゴケは生育できな
い(Haeberli et al.(1979).2 つ目は,古い堆積物上では,コケの成長が止まっている可能性
がある.3 つ目は,崖錐斜面や,カール壁近くに位置するモレーンの年代区分では,礫が堆積
した後の再転動による影響があらわれていないか注意すべきである.
3-2-4.地図ゴケの成長曲線
地図ゴケの成長曲線は,絶対年代が得られる場所で地図ゴケの直径を測定することによっ
て求められる.各地で作成された地図ゴケの成長曲線から,地図ゴケの成長速度が多く 2 つ
のステージに分けられることが認められている(渡辺,1990).最初の 100 年間は,初期急成
長帰還(Great period)と呼ばれる(Beschel,1961,1973).その後のステージでの成長速度は
かなり落ちる.例えば,南東アイスランドの例を挙げる(図４).図４では,最初の 120 年程度
で急速に地図ゴケは成長している.そして,成長速度はかなり落ちているが,地図ゴケは
10cm 程度まで成長している.ここでひとつ重要なことがある.地図ゴケの成長は地域によ
って大きく異なる.したがって,図４の成長曲線をそのまま Rhone 氷河に引用することはで
きない.
地域による地図ゴケの成長速度の違いは ,気候環境の違いによるところが大き い
(Beschel,1961).したがって,気候変動があれば,地図ゴケの成長速度は変わるはずである
(Bradley,1985).Curry(1969)は,湿潤時には地図ゴケの成長はより早く,乾燥時には遅かっ
たであろうと述べている.つまり,地域毎に作られた地図ゴケの成長曲線を他の地域に利用
することは,地図ゴケの成長速度の違いから難しい.地域毎に成長曲線は作られるべきであ
る.
ローヌ氷河における地図ゴケの測定結果から成長曲線を作成する.そして,その成長曲線
からローヌ氷河の後退年代または過去の形態を復元し,その有用性について議論する.
5
図 3 地図ゴケの測定方法 DI:内接円径 DL：最大径(Watanabe,1990)
図 4 南東アイスランドにおける地図ゴケの成長曲線
6
4.結果
ローヌ氷河下流域の地形区分を図５に示す.現在のローヌ氷河の縁沿いに大規模なラテラ
ルモレーンが確認できる.ラテラルモレーンは主にシルトのマトリックスに富む巨礫堆積
物から構成されると報告されている(阿部・大藪,2010).ローヌ氷河末端部にはかつての氷
河作用によって基盤岩が削られ形成された羊背岩がみられる.フルカホルン周辺の稜線沿
いは岩璧が露出している.そこでは周氷河作用が卓越し,岩壁から粗粒岩屑を生産する.そ
して, 岩壁基部に崖錐を発達させて表面は粗粒岩屑に覆われている.
本調査では,ローヌ氷河下流域のフルカホルン斜面部において,10 地点の測定地点を設
け,地図ゴケの内接円径を測定した(図 6).
地図ゴケの結果を表１と表２に示した.本調査では,表 1 では鉛直方向に標高約 50m 間隔
で測定地点を設けて,表 2 は同標高時の地形面の違いを考慮して測定地点を設けた.point1
から point7 までそれぞれ１個の地図ゴケを測定した.測定地がフルカホルン西向き斜面か
ら,太陽の当たる向きを考慮して,礫の東側の上面に生える地図ゴケを測定した.
Point1,2a,3 はラテラルモレーン上に位置しており,ラテラルモレーンはおもにシルト
のマトリックスに富む巨礫堆積物より構成されている(阿部・大藪,2010).Point2b はラテ
ラルモレーンリッジ上に位置している.Point2c はラテラルモレーンの外側に位置し,構成
する堆積物はモレーンだが氷河から外側に位置する地点である.Point2d,4,5,6,7 は斑晶
の大きいカンラン岩からなる基盤が露出する地点に位置する.
7
図 5 Rhone 氷河下流域の地形区分図
図 6 対象地域と測定地点図 [Point(地図ゴケの直径)]
8
表 1 約 50m 間隔で測定した地図ゴケの直径
point
1
2a
3
4
5
6
7
地形面
moraine
moraine
moraine
bed rock
bed rock
bed rock
bed rock
標高
2300
2352
2385
2442
2499
2541
2583
直径
1.5
1.3
1.7
3.1
2.8
2.1
3
表 2 同標高時における地形面の違いによる地図ゴケの直径
point
2a
2b
2c
2d
地形面
moraine
moraine ridge
outside of moraine
bed rock
標高［m］
2352
2340
2347
2348
直径[cm]
1.3
2.4
3.5
3.5
9
5.考察
5-1.地図ゴケの直径測定結果について
表 1 の結果から,氷河から開放された時間が短いモレーンの地図ゴケの直径は 1.3～1.7cm
である.過去に氷河に覆われていたであろう基盤岩地形面の地図ゴケの直径は 2.8～3.5cm
と前者と比べて大きい.そして,表２の結果から,地図ゴケの直径は地形面の違いに関係し
ていると考えられる.氷河からいつ開放されたのかが重要である.最終氷期に氷河が最大に
拡大しているときから,氷河が後退するとき,基盤岩,モレーンの外側,モレーンのリッジ上
モレーンの内側,という順番で地形面は氷河から開放される.そして,地図ゴケは古い地形
面ほど直径が大きいと思われる.つまり,地形の構成物が地図ゴケの直径の大きさに関係し
ているといえるだろう.
5-2.成長曲線
ローヌ氷河のフルカホルン斜面を測定した阿部・大藪(2010)とグレッチ谷で測定した夏
目(2011)の結果から年代と地図ゴケの直径が判明しているので,地図ゴケの成長曲線を作
成した(図 8).ただし,阿部・大藪(2010)の計測方法は,内接円直径を測定し,2 箇所の測定地
点でそれぞれ 100 個の地図ゴケを測定している.そして,夏目(2011)の計測方法は,なるべ
く円形に近い地図ゴケを選定し,1 ヶ所で最大で 5 個を計測する.そして地図ゴケの最大直
径を測定する手法を用いている.また夏目 et.al.(2011)のデータを引用するに当たり,夏
目 et al.(2011)の中で落石の影響によるデータの外れ値があると言及されており,本研究
では外れ値を除外した.
作成した成長曲線から,本調査で得た地図ゴケの直径の結果から推定年代を計算した(表
3).大きくわけて,モレーン上の地図ゴケと基盤上の地図ゴケとで形成年代を分けられる.
調査地点が氷河に覆われていたと想定すると,モレーン上は 1970 年前後,基盤上は 1935 年
前後に氷河から開放されたと考えられる.また,その標高まで氷河があったとすると,過去
の氷河を復元できる.
そこで,氷河の後退年代が歴史記録として残されているグレッチ谷と,本調査で得たフル
カホルン斜面部の推定年代から,グレッチ村からローヌ氷河へと縦断面をとり,後退年代を
記載し,また過去の氷河の復元を試みた(図 9).本調査で得た推定年代は氷河の鉛直方向の
後退年代を表している.Point3 と poin7 の推定年代を代表値として記載した.
図 9 の氷河復元図の有用性について,ローヌ氷河には歴史資料が残されており,推定年
代との比較が可能である.そこで,1950 年の絵画(図 10),1966 年の写真(図 11)と比較を試み
る.図 10 からモレーンのリッジより下に,氷河があることがわかる.図 11 の写真と図 9 の復
元図の氷河の形態を比較すると,図 9 の氷河は高さが大きすぎる.すなわち,この図 9 の氷河
復元図は正確性が低いといえるだろう.
10
この復元図の誤差の原因は,斜面地形へのライケノメトリーの利用が時間以外の要因が
影響していると考えられる.氷河作用から開放されても,マスムーブメント・周氷河作用に
より高いところから低いところに土砂は移動していく.ライケノメトリーは時間以外の要
因が強くでてしまうと正確性が損なわれる.今回,夏目(2011)から引用したグレッジ谷の地
図ゴケの測定データを使ったが,氷河の後退をライケノメトリーを用いて推定するにあた
り,水平方向と鉛直方向とでは地形面の安定度が違い,地図ゴケの成長速度に違いがでるで
あろう.
5
Lichen diameter(cm)
4
3
y = -1E-07x3 + 0.0004x2 - 0.3618x
R² = 0.9686
2
1
0
2000
1950
1900
1850
1800
B.P.
図 8 ローヌ氷河における地図ゴケの成長曲線(2010,2011 スイス実習測定結果より引用)
表3
point
1
2a
3
4
5
6
7
point ごとの成長曲線から推定した年代
地形面
moraine
moraine
moraine
bed rock
bed rock
bed rock
bed rock
標高
2300
2352
2385
2442
2499
2541
2583
直径
1.5
1.3
1.7
3.1
2.8
2.1
3
推定年代
1972
1975
1968
1935
1938
1960
1936
11
図 9 ローヌ 氷河の後退年代推定と氷河復元図
図 10 ローヌ氷河(1950 年)
図 11 ローヌ氷河(1966 年)
12
6.終わりに
スイス氷河実習の 2010,2011 年に得られた地図ゴケの結果から作成された成長曲線を用
いて,本調査で測定した地図ゴケの直径から推定年代を求めた.その結果が正確かどうかは,
さらなる絶対年代との比較,または他の相対年代法との比較が必要である.この結果だけか
ら年代を決定するのは正確性に欠ける.渡辺(1990)では,ライケノメトリーは同一の地形上
でも,データを取る場所によって結果が変わる可能性が大きい.したがって,もし測定地点
が注意深く選ばれなければ,この手法では信頼できるデータが得られないであろう.個々の
相対年代で用いられる指標が,時間以外の要因の影響を受けることは,誰もが認めるところ
である.どの手法が時間以外の要因の影響を強く受けるかは,それぞれの調査地域で異なる.
できる限り多くの手法を併用することは,年代推定の誤差をなくすため必要であると述べ
られている.本調査では,地図ゴケの直径でしか相対年代を測定していない.本実習の時間
的制約がある中で,野外でデータを得るのは難しいが,データ量が増えることが結果の信頼
性が増すと考えられる.継続してデータを測定していくとは必要である.
13
7.付録
測定位置における地図ゴケの写真を以下に示す.
L1
L3a
L5
L2
L3b
L6
L3
L4
L7
14
謝辞
本調査を進めるにあたり,北海道大学環境科学院の澤柿教伸助教授に御指導いただいた.
ならびに,同大学低温科学研究所の杉山慎講師,地球環境科学研究院の中村一樹特定専門職
員には野外調査にあたって便宜をはかっていただきました.また,スイス氷河実習に参加し
た大学院生の方々にはライケノメトリーのデータを採取していただきました.記して感謝
申し上げます.
15
引用文献
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阿部洋祐,大藪幾美 (2010) 小氷期以降のローヌ氷河変動
夏目 奏,蒲山 裕起,中野 一成 (2011) ローヌ氷河における相対年代法を用いた氷河後退
年代の推定
渡辺悌二 (1990) 氷河・周氷河堆積物を主対象とした相対年代法 第四紀研究 29(1)
p.49-77
16