A Geochemical approach for identifying marine incursions; Implications for tsunami geology on the Pacific coast of northeast Japan

東北地方太平洋沿岸における地層中の津波堆積物の地球化学的判別手法に関する検討

渡邊 隆広   ; 土屋 範芳*; 山崎 慎一*; 澤井 祐紀*; 細田 憲弘*; 奈良 郁子*; 中村 俊夫*; 駒井 武*

Watanabe, Takahiro; Tsuchiya, Noriyoshi*; Yamasaki, Shinichi*; Sawai, Yuki*; Hosoda, Norihiro*; Nara, Fumiko*; Nakamura, Toshio*; Komai, Takeshi*

地層中の津波堆積物の分布から、過去の津波浸水域を推定することが可能である。津波浸水域に関する情報は、今後の防災や減災計画の基礎データとして利用することが期待されている。しかし、津波堆積物を用いて過去の津波浸水域を復元するにあたり、形成年代の決定、津波堆積物の供給源の特定、洪水や高潮堆積物との区別、及び目視で判別困難な泥質津波堆積物の検出等が現状で解決すべき課題となっている。本研究では上記の問題を解決する一つの手段として、津波堆積物の地球化学判別手法を提案した。仙台平野において採取された堆積物の化学分析を実施し、津波堆積物の判別手法の改良を試みた。分析の結果、カルシウム等の単成分による津波層検出は、後背地の特徴や貝殻の有無などの影響を強く受けることから必ずしも有効ではなく、ケイ素とアルミニウムとの相対比についても、砂層の検出には有効であるが、その供給源に関する情報は乏しいことが示された。一方、ナトリウムとチタンとの相対比を用いることによって海由来の物質で形成された堆積層を検出できる可能性が高いことが示唆された。

Possible tsunami inundation areas can be predicted from the distribution of paleo tsunami deposits, which are mainly composed of marine-derived sands and muds on land. Such exotic sandy and muddy layers have been identified by multiple approaches. However, there still remain uncertainties and other useful proxies need to be investigated for the identification of tsunami deposits. Here we show the geochemical signatures of modern tsunami deposits from the Pacific coast of Northeast Japan (2011 Tohoku tsunami), as well as those paleo tsunami deposits, which were taken from the Tohoku District (Jogan, ca. 1080 calibrated ages before present [cal BP] and Yayoi, ca. 2000 cal BP). A geochemical ternary diagram (Seawater-Rock-(As+Metals)) enables the weathering trend of tsunami deposits over ca. 2000 years in the Sendai Plain in the Tohoku to be shown. In the paleo tsunami layers from the Tohoku, the Na/Ti atomic ratios markedly increased to 23.4, and the average values were 19.33.0 (Jogan and Yayoi tsunami deposits), which were clearly higher than those of other layers (soil deposits, 10.33.5 on average). These results show that the Na/Ti ratio is a useful indicator of marine incursions in our case. Our rapid and simple method using the Na/Ti ratio can be easily applied to the Tohoku, and it may contribute to the detection of unrecorded muddy tsunami deposits.