堆積学 Sedimentology (& Stratigraphy) 地球惑星科学科２年目講義（選択２単位）レジュメ Sedimentology & Stratigraphy Ⅱ．砕屑物の移動－定着プロセス－地層の初期形成Ａ．砕屑粒子の移動と定着運搬機構 ① 媒質の流動による力が主要な役割を果たすもの・懸濁・浮遊（suspension）例）流れる泥水・掃流（traction current）躍動（saltation）例）バウンドするボール転動（rolling）例）風に吹かれて転がるゴミバケツクリープ（creep）例）地面の上の落ち葉 ② 粒子に対する重力の作用が主要な役割を果たし，全体がmassとして挙動するもの＝砕屑物重力流（sediment-gravity flow） Sedimentology & Stratigraphy 定着機構・媒質の流速が下がることによる定着． → 例：扇状地（fan） 10 km 上空30, 000mから水沢段丘国道胆沢川福原段丘水沢堀切段丘胆沢川扇頂扇端北上川横道段丘上野原段丘一首坂段丘扇頂と扇端の高度差：約200m 北上北川上川氾濫原 ■上位段丘／一首坂段丘 ■中位段丘／上野原段丘横道段丘掘切段丘福原段丘 ■下位段丘／水沢段丘日本最大の扇状地－胆沢扇状地 Sedimentology & Stratigraphy ストークスの法則・静的な懸濁からの重力性自由沈下 4 gDp( ρ p - ρ f ) Vt = 3 ρ f CR Vt：終末速度 g：重力加速度 Dp：粒子直径 ρp：粒子密度ρf：流体密度 CR：抵抗係数 2.00 1.80 ＊上の代替式 18  Stokes Law Gibbs Formula Stokes Law (alt.) 1.40 Dp 2 終末速度Vt (m/s) Vt  ( p   f )g 1.60 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 ＊ただし泥サイズ粒子の場合，粒子同士の結合 (flocculation)によるみかけの粒径増加の影響が大きい． 0.20 0.00 0.00000 0.00050 0.00100 粒子径 (m) 0.00150 0.00200 Sedimentology & Stratigraphy 砕屑粒子のサイズ・流速とその挙動の関係 1000 500 200 侵食 (erosion) 50 20 10 砕屑粒子の移動・運搬機構 5 運搬 (transportation) 堆積 (deposition) 浮遊・懸濁 2 媒質の流動 1 浮力・粘性抵抗 0.5 躍動・跳躍 500 200 100 50 20 30 10 5 2 3 1 0.5 0.2 0.1 0.05 0.02 0.03 0.01 0.1 0.002 0.003 0.005 0.2 0.001 媒質の流速 (cm/sec) 100 粒子の直径 (mm) 転動クリープ媒質の下底面 Sedimentology & Stratigraphy Ｂ．砕屑物重力流の分類流れの中で粒子が支持される（＝落ちない・定着しない）機構の違いによって以下の４つに区分される．名称粒子支持機構乱泥流・混濁流（turbidity current）流体内部の乱流．液状化流（fluidized flow）媒質流体の間隙水圧と，その結果生じた上方へ向かう粒子間流．粒子流（grain flow）粒子同士の衝突によって生じる“分散圧”．土石流・岩屑流（debris flow）基質の機械的強度と，粒子に働く浮力． Sedimentology & Stratigraphy Ｃ．タービダイト (Turbidite)：乱泥流によって形成された地層．・乱泥流の発見 1929年，大西洋西部，New Found Land 沿岸で発生した地震による『海底ケーブル破断事件』．乱泥流の厚さ：数100 m タービダイトの厚さ： 1 m タービダイトの体積： 175 km3 流速：３時間後 222 km 地点 20.3 m/sec ９時間後 467 km 14.4 m/sec １０時間後 474 km 12.8 m/sec １３時間後 545 km 11.4 m/sec タービダイト＊11.4 m/sec －＞径3 cm の石英球を運搬できる流速半深海性泥・シルト半深海底で形成されたタービダイト（渡島帯ジュラ紀付加体の例）海底峡谷大陸棚 Sedimentology & Stratigraphy ▲ 震源 1929年大西洋 NewFoundLand 沿岸の地震で発生した乱泥流地震発生からケーブル破断までの経過時間（分）タービダイトの厚さ Sedimentology & Stratigraphy ・乱泥流の発生要因：厚い，重力的に不安定な堆積体の形成（斜面環境）トリガ：地震・洪水．．．発生頻度．．．？？？ 1.5 - 1.7 year/flow という統計もあるが．．．＊その地域の堆積速度・地震発生頻度などに強くコントロールされる．室内水槽実験による乱泥流( turbidity current) neck head eddy body tail Sedimentology & Stratigraphy 1 cm Td-e Tc Tb ・タービダイトの内部構造：ブーマシーケンス（Bouma Sequence） Ta Te：無構造泥岩部堆積休止期に懸濁状態から堆積した泥． Td：葉理泥岩部流れの終息期に沈積した細粒部． Tc：斜交葉理部さらに弱まりつつある流れ（lower flow regime）からの沈積．カレントリップル構造を示す． Tb：平行葉理部弱まりつつある流れからの沈積（upper flow regime）． Ta：無構造砂岩部または級化砂岩部粗粒部の急速な堆積とそれに引き続く液状化． Sedimentology & Stratigraphy ブーマシーケンス『ブーマシーケンス　( Bouma Sequence) 』（次のシーケンス）半深海性の泥 Te 乱泥流が起きていない時のインターバル堆積物タービダイト泥乱泥流の“ 尻尾” からのフォールアウト堆積物 Td 斜交葉理部 Tc 乱泥流の速度が低下した時のトラクション堆積物 Tb 乱泥流の速度がまだ高い時のトラクション堆積物 Ta 乱泥流本体からの急速な沈下とそれに引き続く液状化による堆積物シーケンスの下底粒度の増加