バリア島

バリアー島は海岸の地形で、砂丘システムと砂島の一種であり、波と潮の作用によって本土の海岸と平行に砂地が形成されたものである。^[1]バリアー島は通常、数島から十数島からなる列状に発生する。嵐やその他の作用により変化することがあり、エネルギーを吸収して海岸線を保護し、湿地が繁茂する保護された水域を形成する。バリアー島列は数百キロメートルに及ぶこともあり、島々は定期的に潮汐入り江によって隔てられている。世界最大のバリアー島は、米国テキサス州のパドレ島で、長さは113マイル (182 km) である。 ^[2]重要な入り江が永久に閉じて島が半島に変化し、バリアー半島が形成されることがある。^[3]多くの場合、ビーチやバリアービーチが含まれる。多くの防波堤は細長くなっていますが、防波堤の長さと幅、防波堤海岸の全体的な形態は、潮位差、波のエネルギー、堆積物の供給、海面の傾向、基盤岩の制御などのパラメータに関連しています。^[4]防波堤上の植生の量は、島の高さと進化に大きな影響を与えます。^[5]

バリアー島の連なりは、世界の海岸線の約13～15%に沿って見られます。^[6]バリアー島の連なりはさまざまな状況を示しており、さまざまな環境で形成され、維持されていることを示しています。バリアー島の形成を説明するために、数多くの理論が提唱されています。

海岸と平行に建設された人工の沖合構造物は防波堤と呼ばれます。海岸地形力学の観点から見ると、防波堤は海岸に打ち寄せる波や流れのエネルギーを消散させ、軽減することで、自然にできたバリア島と同様の働きをします。そのため、防波堤は海岸工学の重要な側面です。

上部海岸面

海岸面は、海が島の海岸と出会う防波堤の部分です。防波堤島本体自体が海岸面を後浜およびラグーン/干潟から分離しています。上部海岸面に共通する特徴は、泥とおそらくシルトを含む細かい砂です。海に出て行くほど、堆積物は細かくなります。この地点では、深さのため波の影響は弱くなります。生物擾乱は一般的であり、地質学的記録では上部海岸面の堆積物から多くの化石が見つかります。

中部海岸

中間海岸面は上部海岸面に位置します。中間海岸面は深さがあるため、波の作用の影響を強く受けます。海岸に近づくにつれて砂は中粒になり、貝殻片がよく見られます。波の作用が強いため、生物による撹乱は起こりにくいと考えられます。

下部海岸面

下部の海岸面は常に波の影響を受けています。このため、波の流れが常に変化し、 ヘリンボーン状の堆積構造が形成されます。砂は粗くなります。

海岸

前浜は、満潮と干潮の間の陸地の領域です。上部海岸面と同様に、波の作用によって常に影響を受けます。波の衝突によって生じる高いエネルギーにより、交差層理と層理が存在し、粗い砂が存在します。砂は非常によく分類されています。

バックショア

後岸は常に最高水位点より上にあります。前岸と後岸の境界を示す土手もここにあります。ここで重要な要素は水ではなく風です。強い嵐の際には、高波と風が後岸から堆積物を運び、侵食することがあります。

砂丘

海岸砂丘は風によって作られ、防波島に典型的です。これらは後浜の頂上にあります。砂丘は典型的な風成砂丘の特徴を示します。違いは、防波島の砂丘には通常、海岸の植生の根と海洋生物の撹乱が含まれることです。

ラグーンと干潟

ラグーンと干潟は砂丘と海岸線の背後にあります。ここでは水が静かであるため、細かいシルト、砂、泥が沈殿します。ラグーンは嫌気性環境になりやすく、有機物を豊富に含む泥が大量に形成されます。植物もよく見られます。

バリアー島は、南極を除く地球上のすべての大陸で観察できます。バリアー島は主に、プレート境界の分岐によって形成された海嶺に面した（海嶺から離れる）「後縁海岸」や、地中海やメキシコ湾などの小さな海盆の周囲など、地殻構造的に安定した地域に発生します。^[7]潮汐が比較的小さく、砂の供給が豊富な地域では、バリアー島が形成されやすいです。

オーストラリア東海岸、ブリスベンの真東に位置するモートン湾は、一連の非常に大きなバリアー島によって太平洋から守られています。北から南に走るバリアー島は、ブライビー島、モートン島、ノース ストラドブローク島、サウス ストラドブローク島です(最後の 2 つは、1896 年に嵐によって島の間に水路ができるまで、1 つの島でした)。ノース ストラドブローク島は世界で 2 番目に大きい砂の島で、モートン島は 3 番目に大きい島です。

フレーザー島は、同じ海岸線沿いのモートン湾の北200kmに位置するもう一つの防波堤島で、世界最大の砂の島です。

バリアー島は、米国の東海岸とメキシコ湾岸で最も多く見られ、メイン州からフロリダ州（東海岸）まで、またフロリダ州からテキサス州（メキシコ湾岸）まで、すべての州に少なくとも一部はバリアー島がある。多くの州に多数のバリアー島があり、例えばフロリダ州には、フロリダ半島の西（メキシコ湾）岸に沿ったわずか300キロメートル（190マイル）の間に29のバリアー島（1997年）があり、さらに東海岸に約20のバリアー島、パンハンドル海岸沿いにいくつかのバリアー島と砂州がある。^{[8]テキサス州の} パドレ島は世界最長のバリアー島である。メキシコ湾岸の他の有名な島には、テキサス州のガルベストン島、フロリダ州のサニベル島とキャプティバ島がある。東海岸の島には、フロリダ州のマイアミビーチとパームビーチ、ノースカロライナ州のハッテラス島、バージニア州とメリーランド州のアサティーグ島、ニューヨーク州ロングアイランド沖には、ジョーンズビーチ島とファイアーアイランドがあります。米国の太平洋岸は岩の多い海岸と大陸棚が短いため、バリアー島は見当たりませんが、バリアー半島は見られます。バリアー島はアラスカの北極海岸にも見​​られます。

バリアー島は、カナダの海洋地域や海岸沿いの他の場所にも見られます。良い例は、ニューブランズウィック州のミラミチ湾で、ポーテージ島、フォックス島、ヘイ島がセントローレンス湾の嵐から内湾を守っています。

メキシコのメキシコ湾沿岸には、多数のバリアー島とバリアー半島があります。

バリアー島は、ニュージーランドの両主要島の北部に多く見られます。ニュージーランドの有名なバリアー島には、タウランガ港の入り口を守るマタカナ島や、タスマン湾の南端にあるラビット島などがあります。下記の ネルソン港のボルダーバンクも参照してください。

インド南西部のケララ州にあるヴィピン島は長さ 27 km で、世界で最も人口密度の高い島の一つでもあります。

インドネシアのバリアー諸島はスマトラ島の西海岸沖にあります。この海岸沿いに北から南にかけて、シムルエ諸島、バニャック諸島（主にトゥアンク島とバンカル島）、ニアス島、バトゥ諸島（特にピニ島、タナマサ島、タナバラ島）、メンタワイ諸島（主にシベルト島、シプラ島、北パガイ島、南パガイ島）、エンガノ島があります。

防波堤島は、ポーランドからリトアニアにかけてのバルト海や、オランダからデンマークにかけて広がるワッデン諸島でよく見られる。リド・ディ・ヴェネツィアとペレストリーナは、何世紀にもわたってイタリアのヴェネツィア市を守ってきたヴェネツィア潟の有名な防波堤島である。イングランド南岸のチェジルビーチは防波堤として発達した。^{[9]防波堤は、}アゾフ海と黒海の北部にも見られる。

暴風雨時には水位が島よりも高くなることがあります。この状況はオーバーウォッシュにつながり、島の前面から砂が島の上部や陸側に運ばれます。このプロセスにより、バリア島の進化と移動が起こります。^[10]

バリア島は、一定の幅を持つように形成されることが多い。「臨界幅概念」という用語は、1970 年代からバリア島、オーバーウォッシュ、ウォッシュオーバー堆積物に関連して議論されてきた。この概念は基本的に、オーバーウォッシュ プロセスがバリアの移動に効果的であるのは、バリアの幅が臨界値よりも小さい場合のみである、と述べている。オーバーウォッシュはバリア島を越えて堆積物を輸送するのに効果的であり、それによって海汀線の後退速度に追いついているため、島はこれらの値よりも狭くならない。島の幅が広い部分では、湾岸に到達しないウォッシュオーバー堆積物が発生し、臨界幅に達するまで海汀線の後退によって島は狭くなった。臨界幅を超えてバリアを広げる唯一のプロセスは、決壊、部分的に地上の洪水浅瀬の形成、およびそれに続く入江の閉鎖であった。^[11]

臨界バリア幅は、定められたプロジェクト寿命中にバリア島からの堆積物の純損失を最小限に抑える最小の海岸沿いの寸法として定義できます。臨界幅の大きさは、砂丘に蓄えられた量、海岸沿いおよび海岸沿いの純砂輸送量、および島の標高など、システム内の砂の供給源とシンクに関連しています。^[12]臨界幅の概念は、大規模なバリア島の修復において重要です。この修復では、島を最適な高さ、幅、長さに再構築して、河口、湾、湿地、本土のビーチを保護します。^[13]

科学者たちは150年以上にわたってバリアー島の形成についてさまざまな説明をしてきました。主な説は3つあります。沖合の砂州、砂嘴の堆積、そして水没です。^[4]世界中の海岸線に沿って広範囲に分布するバリアー島の発達を単一の理論で説明することはできません。科学者たちは、バリアー島やその他のバリアーの種類は、さまざまなメカニズムによって形成されるという考えを受け入れています。^[14]

形成には、いくつかの一般的な要件があるようです。バリアー島システムは、小～中程度の潮位差がある波浪卓越海岸で最も容易に発達します。海岸は、潮位差に基づいて3つのグループに分類されます。マイクロタイド（潮位差0～2メートル）、メソタイド（潮位差2～4メートル）、マクロタイド（潮位差>4メートル）です。バリアー島は、主にマイクロタイド海岸に沿って形成される傾向があり、マイクロタイド海岸ではバリアー島がよく発達し、ほぼ連続しています。メソタイド海岸ではバリアー島はそれほど頻繁には形成されず、通常は短く、潮汐入り江がよく見られます。マクロタイド海岸ではバリアー島は非常にまれです。^[15]潮位差が小さく波浪卓越海岸であることに加えて、比較的緩やかな勾配の棚が必要です。そうでなければ、砂州への砂の蓄積は起こらず、代わりに海岸全体に分散されます。十分な堆積物の供給もバリアー島形成の要件です。^[6]これには河川堆積物や氷河堆積物が含まれることが多い。バリアー島の形成に最後に必要なのは、安定した海面である。バリアー島の形成と成長の過程で海面が比較的変化しないことが特に重要である。海面の変化が急激すぎると、波の作用で砂が砂丘に堆積する時間が足りなくなり、砂丘は最終的に堆積によってバリアー島になる。バリアー島の形成には、波が砂を一箇所に集中させることができるように、一定の海面が必要である。^[16]

1845年、フランス人のエリ・ド・ボーモンはバリアの形成に関する論文を出版した。彼は、浅瀬に押し寄せる波が砂をかき混ぜ、波が砕けてエネルギーの多くを失ったときに海底砂州の形で堆積すると信じていた。砂州は垂直に発達し、徐々に海面上に上昇してバリア島を形成した。^[7]

フロリダ半島の湾岸では、このプロセスによって形成されたバリアー島がいくつか観察されており、その中には、アンクローテ・キーに関連するノース・アンクローテ・バーとサウス・アンクローテ・バー、スリー・ルーカー島、シェル・キー、サウス・バンスズ・キーなどがある。^[17]

アメリカの地質学者、グローブ・カール・ギルバートは1885年に初めて、防波堤堆積物は沿岸起源であると論じた。彼は、沿岸漂流の波による撹拌を通じて砕波帯を移動する堆積物が岬から海岸に平行に伸びる砂州を形成すると提唱した。その後、暴風波によって砂州が破壊され、防波島が形成されると考えた。^[18]

ウィリアム・ジョン・マギーは1890年に、ララタン湾、デラウェア湾、チェサピーク湾など、これらの海岸沿いに水没した川の谷が多数あることから、米国の東海岸とメキシコ湾岸が水没していると推論した。彼は、水没中に海岸の尾根が本土から分離し、尾根の背後にラグーンが形成されたと信じていた。^[19]彼は、ミシシッピ・アラバマのバリアー島（キャット島、シップ島、ホーン島、プチボワ島、ドーフィン島からなる）を、沿岸の水没によってバリアー島が形成された例として挙げた。彼の解釈は、後に沿岸の地層と堆積物の年代がより正確に決定されたときに誤りであることが判明した。^[20]

ルイジアナ州の海岸沿いでは、ミシシッピ川デルタのかつての隆起部分が波の作用によって作り直され、海岸隆起複合体を形成している。防波堤の背後の湿地が長期間沈下したことにより、これらのかつての植物に覆われた湿地は開放水域に変わった。1853年から1978年までの125年間で、防波堤の背後にある2つの小さな半保護された湾がペルト湖という大きな水域に成長し、デルニエール諸島が本土から分離した。^[14]

ニュージーランドの珍しい自然構造が、バリアー島の形成過程の手がかりとなるかもしれない。南島の北端、ネルソン・ヘイブンの入り口にあるボルダー・バンクは、幅数メートルの岩盤が13kmにわたって続くユニークな地形である。厳密にはバリアー島ではなく、一方の端は本土とつながっている。ボルダー・バンクは、バンクが本土と合流する地点に近いマッケイ・ブラフの花崗閃緑岩でできている。どのような過程を経てこの奇妙な構造ができたのかは未だ議論されているが、沿岸漂流説が最も有力視されている。1892年以来、岩石の移動速度を調べる研究が行われてきた。表層の砂利の移動速度は年間7.5メートルと推定されている。^[21]

リチャード・デイビスは、波力優勢型と混合エネルギー型の 2 種類のバリアー島を区別しています。

波浪卓越型バリアー島は長く、低く、狭く、通常、両端は不安定な入江で区切られている。島に斜めに近づく波によって引き起こされる沿岸流が存在すると、堆積物が長く運ばれ、島が広がる。沿岸流とその結果生じる延長は通常一方向であるが、状況によっては、流れと延長が島の両端に向かって発生することがある（フロリダ湾岸のアンクローテ・キー、スリー・ルーカー・バー、サンド・キーで発生）。防波堤のラグーン側のウォッシュオーバー扇状地は、高潮が島を越えた場所でよく見られ、特に新しい防波堤島ではよく見られる。波浪卓越型バリアー島は、嵐によって破壊されやすく、新しい入江が形成される。このような入江は、沿岸流によって堆積物が運ばれると閉じることがあるが、潮汐プリズム（潮流の量と力）が十分に大きい場合は恒久的になることがある。砂丘が堆積した古い防波島は、波の打ち上げや入り江の開口の影響を受けにくい。波が支配的な島では、砂丘の成長と発達に豊富な堆積物が必要である。防波島が成長するために十分な堆積物を受け取らなければ、嵐による繰り返しの波の打ち上げにより島は本土に向かって移動する。^[22]

波浪支配バリアー島は、最終的には混合エネルギーバリアー島に発展する可能性があります。混合エネルギーバリアー島は、波力と潮汐フラックスの両方によって形成されます。潮汐プリズムの流れにより砂が移動します。砂は入江の沿岸側と沖合の両方に蓄積し、入江の湾またはラグーン側には満潮デルタまたは浅瀬（満潮時に運ばれた砂から）が形成され、外洋側には干潮デルタまたは浅瀬（干潮時に運ばれた砂から）が形成されます。大きな潮汐プリズムは大きな干潮浅瀬を生み出す傾向があり、干潮時に露出するほど隆起することがあります。干潮浅瀬は入江に近づく波を屈折させ、海岸に沿って砂を移動する沿岸流を局所的に逆転させます。これにより、引き潮の浅瀬が砂州に変化し、入江から上流に向かって島の端に移動し、入江近くのバリアの幅が広がります（「ドラムスティック」バリア島が形成されます）。このプロセスにより、沿岸流によって運ばれる砂が捕らえられ、入江の下流側に到達するのを防ぎ、その島に栄養失調をもたらします。^[23]

米国ジョージア州のシーアイランドの多くは、海岸線に平行な長さに比べて幅が広いです。フロリダ州シエスタキーはドラムスティック型の特徴的な形をしており、フィリピクリークの河口近くの北端が広い部分があります。

防波堤島は、防波堤島の本土側の水系における海洋のうねりやその他の暴風雨を緩和し、海岸線を保護する上で極めて重要である。これにより、比較的エネルギーの低い汽水という独特の環境が効果的に作り出される。周囲の状況に応じて、ラグーン、河口、沼地などの複数の湿地システムが生じる可能性がある。これらは通常、さまざまな動植物にとって豊かな生息地である。防波堤島がなければ、これらの湿地は存在できず、毎日の海の波や潮、さらには海の暴風雨によって破壊されるだろう。最も顕著な例の1つは、ルイジアナ州の防波堤島である。^[24]

• 北フリジアバリア島
• アウターバンクス
• バージニアバリア諸島
• ニューヨークバリアー諸島
• テキサスバリアー島
• シーアイランド
• ロングビーチアイランド
• ボールドヘッド島

• デイビス、リチャード A. ジュニア; フィッツジェラルド、ダンカン M. (2004)、ビーチと海岸、イギリス:ブラックウェル パブリッシング、ISBN 978-0-632-04308-8
• デイビス、リチャード A. ジュニア (2016)。『フロリダ湾岸半島のバリアー諸島』フロリダ州サラソタ：パイナップルプレス。ISBN 978-1-56164-8085。
• モートン、ロバート A. (2007)、「ミシシッピ-アラバマ バリアー諸島の歴史的変化と、極度の嵐、海面、および人間の活動の役割」(PDF)、USGS レポート、オープン ファイル レポート、米国地質調査所: 43、Bibcode :2007usgs.rept...43M、doi :10.3133/ofr20071161