剥奪

侵食とは、流れる水、氷、風、波が地球の表面を侵食し、標高の低下や地形や景観の起伏をもたらす地質学的プロセスです。侵食と侵食という用語は同じ意味で使用されますが、侵食とは土壌と岩石をある場所から別の場所に移動させることであり、^[1]侵食とは侵食を含む地球の表面の低下をもたらす一連のプロセスを指します。[ ^2]火山、地震、地殻隆起などの内因的プロセスにより、大陸地殻が風化、侵食、質量減少などの外因的プロセスにさらされる可能性があります。侵食の影響は数千年にわたって記録されてきましたが、その背後にあるメカニズムは過去 200 年間^{[いつ? ]}議論されており、ここ数十年でようやく理解され始めました。^{[3] [いつ? ]}

侵食には、侵食、風化、質量減少という機械的、生物学的、化学的プロセスが含まれます。侵食には、固体粒子と溶解物質の両方の除去が含まれます。これらには、凍結破壊、日射風化、スレーキング、塩性風化、生物撹乱、人為的影響などのサブプロセスが含まれます。^[4]

侵食に影響を与える要因には以下のものがあります。

• 農業、ダム建設、採鉱、森林伐採などの人為的（人間）活動^[5]
• 生物圏は、動物、植物、微生物を介して化学的および物理的風化に寄与する。^[6]
• 気候は、雨による化学的風化を通じて最も直接的に影響を受けるが、どのような風化が起こるかは気候によって決まるためでもある。^[7]
• 岩石学または岩石の種類。
• 表面地形と、土砂崩れや浸食などの表面地形の変化^[8]
• 地殻変動、主に地殻力による応力で岩石が変化する現象^[8]や、山を形成する過程である造山運動などの地殻変動活動。

侵食の影響については古代から書かれてきたが、「侵食」と「浸食」という用語は歴史のほとんどを通じて互換的に使用されてきた。^[3]啓蒙時代には、学者たちは神話や聖書の説明なしに侵食と浸食がどのように起こったかを理解しようとし始めた。18世紀を通じて、科学者は谷は洪水やその他の大災害ではなく、川が流れることによって形成されると理論づけた。^[9] 1785年、スコットランドの医師ジェームズ・ハットンは、無制限の時間にわたる観察可能なプロセスに基づく地球の歴史を提唱し、^[10]信仰に基づく仮定から論理と観察に基づく推論への移行を示した。1802年、ハットンの友人であるジョン・プレイフェアは、ハットンの考えを明確にし、水が地球の表面を侵食する基本的なプロセスを説明し、浸食と化学的風化について記述した論文を発表した。^[11] 1830年から1833年にかけて、チャールズ・ライエルは『地質学原理』 3巻を出版した。これは、進行中のプロセスによる地球表面の形成について記述し、科学界全体に緩やかな侵食を推奨し、確立した。^[12]

侵食が広く認識されるようになると、侵食がどのように起こり、その結果は何かという疑問が生じ始めた。ハットンとプレイフェアは、ある期間を経て、地形は最終的に海面かその近くの侵食面まで削り取られると示唆し、この理論に「平坦化」という名前が付けられた。^[9]チャールズ・ライエルは、海洋平坦化、海洋、古代の浅い海が侵食の主な原動力であると提唱した。何世紀にもわたる河川侵食と雨水侵食の観察を考えると驚くべきことだが、初期の地形学は主にイギリスで発達しており、海岸侵食の影響がより顕著で地形形成プロセスに大きな役割を果たしていることを考えると、これはより理解しやすい。^[9]海洋平坦化に反対する証拠は、賛成する証拠よりも多かった。1860年代までに、海洋平坦化は大幅に支持されなくなったが、これは、雨と川が侵食に重要な役割を果たすことを認識していた海洋平坦化の元提唱者であるアンドリュー・ラムゼーが主導した動きであった。 19世紀半ばの北アメリカでは、河川、雨水、氷河による侵食の特定が進んだ。アパラチア山脈とアメリカ西部で行われていた研究は、ウィリアム・モリス・デイビスがペネプラネーションの仮説を立てる基礎となった。ペネプラネーションはアパラチア山脈ではうまく機能したが、より活動的なアメリカ西部ではうまく機能しなかった。ペネプラネーションとは、隆起によって新しい地形が作られ、海面（ベースレベル）まで削り取られるサイクルである。古い地形が再び隆起するか、ベースレベルが下がると、このプロセスが再開され、新しい新しい地形が生まれる。^[13]

デイヴィスの侵食サイクルの発表により、多くの地質学者が世界中で平坦化の証拠を探し始めた。米国西部の証拠によりデイヴィスのサイクルに満足しなかったグローブ・カール・ギルバートは、斜面の後退によって地形がペディプレーンズに形成されると示唆し、^[14] WJ・マギーはこれらの地形をペディメントと名付けた。これは後に、LC・キングが地球規模でこの概念を適用したときにペディプレーネーションと名付けられた。^[15]デイヴィスのサイクルが優勢だったため、エオレーションや氷河平坦化など、平坦化を説明するいくつかの理論が生まれたが、エッチプレーニングだけが時の経過と精査に耐えた。これは、世界中のさまざまな気候で行われた観察と測定に基づいており、地形の不規則性も説明できたためである。^[16]これらの概念の大部分は失敗に終わったが、その理由の1つは、著名な地質学者で教授のジョセフ・ジュークスが1862年に地形学に永続的な影響を与えた出版物で侵食と隆起を区別したためである。^[17]これらの概念が失敗したのは、特にデイビスのサイクルが一般化されており、詳細な測定ではなく地形の広範な観察に基づいていたためである。多くの概念は地域的なプロセスではなく、局所的または特定のプロセスに基づいて開発され、大陸の長期にわたる安定を前提としていた。^[9]

デイヴィスのサイクルに反対した科学者もいた。その一人がグローブ・カール・ギルバートで、時間の経過に伴う計測に基づいて侵食が非線形であることに気づき、流体力学と平衡の概念に基づいた理論を展開し始めた。もう一人はヴァルター・ペンクで、侵食と隆起は同時に起こり、地形の形成は侵食速度と隆起速度の比率に基づいているという、より複雑な理論を考案した。彼の理論では、地形学は内因的プロセスと外因的プロセスに基づいていると提唱された。^[18]ペンクの理論は最終的には無視されたものの、ペンクが大陸移動説を否定したにもかかわらず、侵食と隆起が同時に起こり大陸の移動性に依存するという説に戻った。デイヴィスとペンクのモデルは数十年間激しく議論されたが、ペンクのモデルは無視され、デイヴィスの死後批判が増えるにつれて支持は薄れていった。批評家の一人であるジョン・リーリーは、地質学者は地形がどのように形成されたかを知らなかったため、デイヴィスの理論は不安定な基盤の上に構築されたと主張した。^[19]

1945年から1965年にかけて、地形学の研究は、主に演繹的な研究から、改良された技術や技法を用いた詳細な実験設計へと移行した。しかし、これは新しい理論の研究というよりは、確立された理論の詳細を研究することにつながった。1950年代から1960年代にかけて、海洋地質学と地球物理学が進歩するにつれ、ウェゲナーの大陸移動説が正しく、地球表面の一部（プレート）が絶えず動いていることが明らかになった。地形学でも、斜面の形状や排水網を定量化し、形状とプロセスの関係、地形的プロセスの大きさと頻度を見つけるための進歩が見られた。^{[9]ペネプラネーションに対する最後の打撃は、1964年に}ルナ・レオポルド率いるチームが地形と測定可能な降水浸透流出プロセスを関連付けた「地形学における河川プロセス」を発表したときに起こりました。この論文では、現代では広大な地域にペネプラネーションは存在せず、歴史的なペネプラネーションは現代の地質学から推測するのではなく、存在が証明されなければならないと結論付けています。彼らはまた、ペディメントはさまざまなプロセスを経て、すべての岩石タイプと地域で形成できると述べています。^[20]これらの発見と地球物理学の進歩により、侵食の研究は平坦化から、隆起、アイソスタシー、岩相、植生など、侵食に影響を与える関係を研究し、世界中で侵食率を測定することに移行しました。^[9]

侵食は、地球の表面が1000年あたりにインチまたはセンチメートル単位で削り取られる速度で測定されます。^[21]この速度は推定値として意図されており、計算を簡素化するために、とりわけ均一な侵食を仮定することがよくあります。行われた仮定は、研究対象の景観にのみ有効であることがよくあります。広い範囲での侵食の測定は、区画の速度を平均化することによって行われます。多くの場合、人間の影響について調整が行われず、測定値が膨らむ原因になります。^{[22] [あいまい]}計算によると、人間の活動によって引き起こされる最大0.5メートル（20インチ）の土壌損失は、以前に計算された侵食速度を30％未満に変更することを示唆しています。^[23]

通常、侵食速度は隆起速度よりもはるかに低く、平均造山運動速度は最大平均侵食速度の8倍にもなります。^[24]侵食速度と隆起速度が等しい可能性があるのは、長期間にわたって継続的な変形が続く活発なプレート境界のみです。^[25]

侵食は集水域規模の測定で測定され、他の侵食測定を使用することもできますが、これらは一般に年代測定法と調査法に分けられます。侵食と侵食を測定する技術には、河川荷重測定、宇宙線起源の露出と埋没の年代測定、侵食追跡、地形測定、貯水池の堆積物の調査、地すべりマッピング、化学指紋、熱年代学、堆積地域の堆積記録の分析などがあります。^[26]侵食を測定する最も一般的な方法は、計測ステーションで行われた河川荷重測定です。^[21]測定には、浮遊荷重、掃流土砂、および溶解荷重が含まれます。荷重の重量は体積単位に変換され、荷重体積は計測ステーションより上の流域の面積で除算されます。^[21]この測定方法の問題点は、河川侵食の年間変動が大きく、連続する年の間で最大5倍になる可能性があることです。^[27]侵食に関する重要な方程式は、河川のべき乗則である。ここで、Eは侵食速度、Kは侵食係数、Aは排水面積、Sは河川勾配、mとnは通常事前に与えられるか、場所に基づいて想定される関数である。^[8]侵食測定のほとんどは、河川負荷測定と堆積物または水質化学の分析に基づいている。 ${\displaystyle E=KA^{m}S^{n}}$

より最近の技術は宇宙線生成同位体分析であり、河川負荷測定および堆積物分析と組み合わせて使用​​される。この技術は、分子比率の化学的変化を計算することによって化学的風化の強度を測定する。^[23]宇宙線生成同位体を使用して風化を測定するための予備的研究は、地球の上部地殻で見つかる物質のほとんどを含む長石と火山ガラスの風化を研究することによって行われた。使用される最も一般的な同位体は²⁶ Al と¹⁰ Be であるが、これらの分析では¹⁰ Be がより頻繁に使用される。¹⁰ Be は豊富であるために使用され、安定していないものの、その半減期は 139 万年であり、侵食を測定する千年または百万年のスケールと比較すると比較的安定している。²⁶ Al が使用されるのは、石英中の Al の存在量が少なく分離が容易であり、大気中の¹⁰ Be による汚染のリスクがないからである。^[28]この技術が開発されたのは、これまでの侵食速度研究では、現場での均一性の検証が難しく、多くの景観では無効である可能性があるにもかかわらず、一定の侵食速度を仮定していたためである。侵食を測定し、地質学的にイベントの年代を決定するためにこの技術を使用することが重要であった。^[29]平均して、特定の盆地を離れる堆積物中の撹乱されていない宇宙線生成同位体の濃度は、その盆地の侵食速度と反比例する。急速に侵食される盆地では、ほとんどの岩石は侵食されて盆地から運び出される前に、わずかな数の宇宙線にさらされるだけなので、同位体濃度は低くなる。ゆっくりと侵食される盆地では、総宇宙線曝露ははるかに大きく、同位体濃度ははるかに高くなる。^[23]この技術では、ほとんどの地域で同位体貯留層を測定することが難しいため、均一な侵食が仮定される。年ごとの測定値にも変動があり、最大で3倍になることがある。^[30]

侵食を測定する際の問題には、使用される技術と環境の両方が含まれます。^[26]地滑りは、山岳地帯、特にヒマラヤでの侵食測定を妨げる可能性があります。^[31]年代測定法に関する2つの主な問題は、使用される機器と測定中に行った仮定の両方における測定の不確実性、および測定された年齢とマーカーの履歴との関係です。^[26]これは、行われる測定と測定対象領域に基づいて仮定を立てる問題に関連しています。温度、大気圧、湿度、標高、風、レーザーまたは飛行時間測定を使用する場合の高地での光速度、機器のドリフト、^[26]化学的浸食、および宇宙線生成同位体の場合は気候と積雪または氷河の覆いなどの環境要因。^[31]侵食を研究する場合、短期間の測定では長期間の測定よりも高い蓄積率を示すというスタドラー効果を考慮する必要があります。^[32]ジェームズ・ギルリーの研究では、地質学的証拠に基づくと、新生代を通じて侵食率はほぼ同じままであることが示されたデータが示されている。 ^[33]しかし、ギルリーの研究当時の侵食率の推定値と米国の標高を考慮すると、北米が侵食されるには1100万年から1200万年かかることになる。^[27]これは新生代の6600万年よりかなり前である。^[34]

侵食に関する研究は、主に河川流域やヒマラヤ山脈のような山岳地帯で行われています。これらの地域は地質学的に非常に活発な地域であるためです^[35]。そのため隆起と侵食との関係を研究することができます。また、水による化学的風化の約30％のみが地表で起こるため、カルストに対する侵食の影響についても研究されています [ ³⁶ ]。最も急速な景観の変化は地下構造の変化があるときに起こるため、侵食はカルストと景観の進化に大きな影響を与えます^[36] 。その他の研究には侵食率への影響が含まれます。この研究は主に気候^[37]と植生^{[38]が侵食にどのように影響するかを研究しています。侵食と}アイソスタシーの関係を見つけるための研究も行われています。侵食が進むほど、その地域の地殻が軽くなり、隆起が可能になります。^[39]この研究は主に、侵食と隆起の比率を決定して、景観の変化をより正確に推定できるようにすることを目指しています。2016年と2019年には、侵食率を適用して河川のべき乗則を改善し、より効果的に使用できるようにするための研究が行われました。^{[40] [41]}

侵食により、かつて火山活動があった地域の現在の地表に、火山底の深部構造が露出します。侵食により、火山栓や岩脈などの火山底構造が露出します。

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  ラダックの山道。土砂崩れと浸食の跡が見られ、岩盤が露出しています。
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  森林伐採によるマダガスカルのベツィボカ河口の極端な侵食を示す衛星画像。森林伐採により急速な森林減少と最も急速に変化する海岸線の一つが生じている。^[43]
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  ポルトガルの海岸線の崖。主に水と塩による浸食と風化によって裸地化しています。

その他の例としては、次のものがあります。

• 地震による地滑り
• 塩害、岩石の割れ目に塩が蓄積し、侵食や風化を引き起こす現象^[4]
• 岩の割れ目に氷が積もり​​、
• 細胞呼吸を通じて風化に寄与する微生物。