地学セミナー

最新氷期のおわりにコロンビア川で繰り返し起こったミズーラ洪水

ワシントン州東部には,中新世に噴出したコロンビア川玄武岩が広がっている.その表面には巨大なひっかき傷(写真1)がいたるところで見られ,Channeled scablandとよばれている.


写真1.コロンビア川玄武岩の表面につくられた巨大なひっかき傷.Dry Falls.

J Harlen Bretzは1923年に始まる彼の一連の論文の中で,このChanneled scablandは大洪水によって一時に削られてできたと考えた.彼はこのカタストロフィックな大洪水をSpokane floodとよんだ.彼の野外観察は現在にも通用するたいへん鋭いものだったが,当時この地域は遠隔地だったため,人々が彼の学説に注目し,それが学界の認めるところになるまでには時間がかかった.1940年代までは,Spokane flood以外でChanneled scablandを説明しようとする学説がいくつかあらわれたが,それらはどれもBretzのSpokane floodより説得力に欠けた.

BretzはSpokane floodの原因について晩年になるまで明確な言及をしなかった.氷期のモンタナ州に形成された氷河湖Lake Missoula(最大容量2500km^3)の突発的決壊がこの大洪水の原因であることを示したのはPardee(1940, 1942)である.氷河湖とは,氷河がダムの役割をしてつくる湖をいう.氷は水より軽いから,氷河湖の水位が臨界値を超えると氷河ダムは浮力によって浮き上がり,その下から湖水が一気に放出されて下流に大洪水が発生する.これは,アイスランドでしばしば起こるjokulhlaupと同じメカニズムである.ただしアイスランドでは,火山の熱によって氷が融けることによって湖水が蓄積する.

大洪水は1回だけではなく6回起こったとBretzは考えたが,1970年代の学界の趨勢は,ただ1回の巨大洪水とその余波がChanneled scablandで見られる浸食地形や堆積物のさまざまな特徴をつくったという考えだった.

写真2.Missoula floodsの堆積物断面.Burlingame canyon, Walla Walla.

Walla Wallaの西にあるBurlingame canyonには,素晴らしい洪水堆積物断面が露出する(写真2).この断面は,1926年の秋の嵐のときに小麦畑を助けるためにここから強制的排水をして生じたものである.高さ40mのこの崖はわずか6日間でできたという.そこには,39回の級化層理の繰り返し(リズマイト)が認められる(写真3).

1977年,Waittはこの断面をみつけて詳しく観察し,ひとつの重要な発見をした.リズマイトの上から11枚目と12枚目の境界に,セントヘレンズ山から1万5000年前に噴出したテフラset-Sを見いだしたのである.テフラset-Sは,近接した二枚からなり,非噴火時に堆積したレス(Palouse loess)の中に挟まれている.この発見を契機に,彼は,1 回または2回の大洪水しか想定していなかったそれまでの自分の考えを捨て,この断面にみられるリズマイトのひとつ一つが一回の大洪水に対応する堆積物であると考えを改めた.

写真3.級化単層の接写.ねじり鎌の刃の層位が単層の基底.写真ではわかりにくいが,下位の単層との間には厚さ3 cmのレスが挟まれている.左側は,液状化によるダイク.Burlingame canyon, Walla Walla.

リズマイトは,大局的には,上方へ向かって薄くなり細粒になる.回を経るごとに洪水はしだいに小規模になっていったらしい.Waittは,Burlingame canyonで39枚のリズマイトを数えたが,Atwaterが別の場所で89枚数えたことを考慮すると,洪水の全発生回数は約100回とみなすのが妥当なようである.

洪水の間隔は,堆積物の間に挟まれる年層(varve)を数えることによって知ることができる.初期の間隔は50年程度だったが,それはしだいに短くなって最終的には10年以下になった.したがって,Missoula floodsが繰り返し起こっていたのは,最新氷期のおわりに近い1万5000年前の前後2000-3000年間だったといえる.

初期のMissoula floodsのピーク流量は,2000万m^3/sだったが,末期ではその1/100の20万m^3/sに弱まったという.なお,アイスランドで1996年11月5日に起こったjokulhlaupのピーク流量は4万5000m^3/sだった.

リズマイトの断面は,Walla WallaからYakimaにかけてたくさんみつかるが,そのうちのかなりの場所で,地震による液状化で生じたダイクを見ることができる(このことはWaittによっても注目されていない).リズマイト全層を貫くダイクだけでなく,途中までしか貫いていないダイクもあるので,液状化を起こした地震とMissoula floodsはほぼ同時代に発生したものと思われる.氷床の後退による加重除去で地震の集中を説明できるかもしれない.

文献
RB Waitt (1985) Case for periodic, colossal jokulhlaups from Pleistocene glacial Lake Missoula. Geological Society of America Bulletin, 96, 1271-1286.
RB Waitt (1994) Scores of gigantic, successively smaller Lake Missoula floods through Channeled scabland and Columbia valley. in DA Swanson and RA Haugerund eds. Geologic field trips in the Pacific Northwest prepared for the 1994 Geological Society of America Annual Meeting, 1K1-88.