室内実験による凍結融解に伴なう斜面物質移動に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11680087
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 曽根 敏雄 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (10222077)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 周二 東京都立大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80295469)
• Keywords: 凍結 / 融解 / 凍上 / アイスレニズ / 室内実験 / ソリフラクション / 斜面 / 物質移動

Research Abstract

凍結の際に地中に析出したアイスレンズの融解がソリフラクションに果たす役割を探るため実験を行なった。地中の析出氷の位置と融解後の土砂移動の生じた位置とを比較した。大型水槽(内寸:長さ180cm×幅90cm×深さ60cm)の下層に砂6cm敷き、その上に火山灰土を初めの実験では30cm、次の実験では25cmの厚さで入れた。水槽を水平にして凍結を開始し、完全に凍結させた後、水槽を12度に傾けて室温を10℃に上昇させた。凍結線、融解線と地表の位置の変化を観測することにより、地中のアイスレンズの析出位置を推定した。また積み重ねたビーズ、タイル(厚さ6mm)のコラムの変形により、土砂の移動プロファイルを推定した。地表の動きは変位計により連続観測を行なった。この実験の結果、凍結前の地表から深さ20cmまでに析出氷がみられ、特に6cm深に集中していた。融解後の断面観測に基づくと、タイル、ビーズは、地表で約2cm、深さ2cmで約2cm、深さ10cmで1cm斜面下方に移動していた。タイルの場合は深さ15cmまで、ビーズでは17cmまでコラムに変形が観察された。また凍上により浮き上がったタイルは、最大約5cm斜面下方へと移動した。タイルは周囲の土の凍着により凍上した。土層の厚さを減じても同様の結果が得られた。また傾斜を5度にして同様の実験を行なったが、移動量は地表で約1cm以下であった。
以上から析出氷の多い位置と顕著な土砂移動が生じた位置とが一致することが判った。また変位計による観測から、融解初期の地表の霜柱クリープによる移動と、その後の地中にあるアイスレンズの融解に伴なう移動が分離できた。斜面下方への移動量は、ポテンシャルフロストクリープ量よりも大きかった。