Modeling of coastal landscape evolution during the last glacial-interglacial cycle; A Case study on the Kamikita coastal plain, NE Japan

最終氷期-間氷期サイクルにおける沿岸域での地形変化シミュレーション; 東北日本,上北地域におけるケーススタディ

高井 静霞 ; 三箇 智二*; 島田 太郎 ; 武田 聖司 

Takai, Shizuka; Sanga, Tomoji*; Shimada, Taro; Takeda, Seiji

中深度処分の安全評価(評価期間~10年: 氷期・間氷期1サイクル)では、将来の長期にわたる地形変化の予測が不可欠である。沿岸域で将来の海水準変動の不確かさを考慮した評価を行うには、地形発達モデル(Landscape evolution models: LEMs)に基づく数値解析が有用と考えられる。しかし十万年スケールのLEMsの適用性は、沿岸域では検証されていない。原子力機構では、斜面域・河川域での土砂移動、テクトニクス、海域での堆積、気候・海水準変動、地質分布を考慮した、地形変化評価コード(JAEAsmtp)の開発を進めている。本研究では、本コードの最終氷期-間氷期サイクルにおける沿岸域の地形変化への適用可能性を検討した。対象地域は海成段丘(MIS5e, 7, 9)が広く分布する、上北地域(堆積岩地域)の一流域(解析範囲: 250km)である。はじめに、海成段丘およびボーリング・音波探査データに基づき、標高(現地形及び古地形)・隆起速度・沖積層厚分布を推定した。次に、実地形および土質試験データから、LEMsのパラメータ値(河川侵食及び地質の受食性)を推定した。最後に、MIS5e(12.5万年前)から現在までの地形変化をシミュレートした。評価の結果、JAEAsmtpに新たに漂砂を導入することで、現在の汀線位置・堆積厚分布(埋没谷深度)を再現できる可能性を確認した。

Prediction of long-term future landscape evolution is indispensable for safety assessment for intermediate radioactive waste disposal, whose safety assessment period is ~10 years. To assess the coastal landscape evolution considering the uncertainty of future sea-level change, the numerical simulation based on the landscape evolution models (LEMs) will be valuable. However, the applicability of LEMs over 10 years has not been verified in coastal areas. JAEA has developed a LEMs (JAEAsmtp) coupling hillslope and fluvial transport, tectonics, marine sedimentation, sea-level and climate change, and lithology. In this study, we demonstrate the capabilities of JAEAsmtp in assessing the coastal landscape evolution over the last glacial-interglacial cycle. Our target area (250 km) is located on the Kamikita coastal plain (sedimentary rock), where the marine terraces (MIS5e, 7, 9) are widely distributed. First, based on the marine terraces, borehole, and sonic prospecting data, the spatial distributions of the present and paleo-elevation, uplift rate, and alluvial deposits were estimated. Second, the LEMs parameters for fluvial incision and erodibilities were obtained from the slope-area analysis and soil-test data, respectively. Finally, the landscape evolution from MIS5e (125 ka) to present was simulated. By incorporating the drift sand into JAEAsmtp, the applicability was confirmed via reproducibility of the present coastal line and the distribution of alluvial deposits.