海底地滑り

海底地すべりは、大陸棚を越えて深海に堆積物を運ぶ海洋地すべり である。海底地すべりは、下向きの推進応力（重力やその他の要因）が海底斜面の材料の抵抗応力を超えたときに始まり、1つまたは複数の凹面から平面の破壊面に沿って動きを引き起こす。海底地すべりは、1°ほどの低い平面を含むさまざまな状況で発生し、人命と財産の両方に重大な損害を引き起こす可能性がある。最近では、サイドスキャンソナーやその他の海底マッピング技術を使用して、海底地すべりの性質とプロセスの理解が進んできた。^{[1] [2] [3]}

海底地すべりの原因は様々で、地すべり物質の地質学的特性と海底環境に影響を与える一時的な環境要因の両方に関係しています。地すべりの一般的な原因には、i) 弱い地層の存在、ii)堆積物の急速な蓄積による過圧、iii)地震、iv) 暴風波荷重とハリケーン、v)ガスハイドレートの分解、vi)地下水の浸透と高い間隙水圧、vii)氷河荷重、viii)火山島の成長、ix) 過度の傾斜などがあります。^{[1] [2] [3]}

弱い地質層の存在は、あらゆる規模の海底地すべりの一因となっている。これは、海底地形図や 3D地震反射データなどの海底画像によって確認されている。弱い地質層はどこにでもあるにもかかわらず、サンプル採取がほとんど行われず、地質工学的な研究もほとんど行われていないため、その性質や特徴についてはほとんどわかっていない。弱い地質層によって引き起こされた地すべりの例として、ノルウェー付近のストレッガ地すべりがあり、総体積は 3,300 km ³であった。^{[3] [4]}

堆積物の急速な堆積による過圧は、地質層の弱さと密接に関係しています。急速な堆積による過圧によって引き起こされた地滑りの例としては、1969年にハリケーン・カミールがミシシッピ川デルタを襲った後に発生しました。^[2]

地震は、ほとんどの大規模な海底地すべりを引き起こす主な要因です。地震は大きな環境ストレスを与え、間隙水圧の上昇を促し、崩壊につながります。 1929年のグランドバンクス地すべりは地震によって引き起こされ、地震後に20 km ^3の海底地すべりが発生しました。^{[3] [5]}

暴風波とハリケーンは浅い地域で海底地滑りを引き起こす可能性があり、1969年にハリケーン・カミーユに続いてミシシッピ川デルタで発生した地滑りの一因となったことが認識されています。^[2]

多くの研究から、多くの海底斜面の下にガスハイドレートが存在し、地滑りの誘発に寄与する可能性があることが示されています。ガスハイドレートは、水と天然ガスからなる氷のような物質で、海底で通常見られる温度と圧力の条件では安定しています。温度が上昇するか圧力が低下すると、ガスハイドレートは不安定になり、ハイドレートの一部が分解して気泡相の天然ガスを放出します。間隙水の流れが妨げられると、このガス充填により間隙水圧が過剰になり、斜面の安定性が低下します。ガスハイドレートの分解は、米国東海岸沖の水深1000～1300 mでの地滑りや、ノルウェー東海岸沖のストレッガ地滑りに寄与したと考えられています。 [ ^{2] [6]}

地下水の浸透と間隙水圧の上昇は海底地すべりを引き起こす可能性があります。間隙水圧の上昇は滑りに対する摩擦抵抗の低下を引き起こし、通常の堆積プロセスによって生じる場合もあれば、地震、ガスハイドレートの分解、氷河の荷重などの他の原因と相まって生じる場合もあります。^[3]

氷河の荷重による氷河縁辺の堆積物の崩壊は一般的であり、フィヨルドでの比較的小規模な土砂崩れから数千平方キロメートルに及ぶ大規模な地滑りまで、幅広い範囲で発生します。氷河の荷重によって引き起こされる地滑りの重要な要因は、変動する氷河前面の荷重と除荷による地殻の屈曲、排水と地下水の浸透の変化、低可塑性 シルトの急速な堆積、半遠洋性間帯堆積物上のモレーンとティルの急速な形成です。氷河の荷重が海底地滑りにつながる例として、ノルウェー北部のニク地滑りがあります。^{[2] [7] [8]}

火山島の成長による斜面崩壊は地球上で最大級の規模を誇り、その体積は数立方キロメートルに及ぶ。崩壊は、崩壊しやすい脆弱な海洋堆積物の上に大きな溶岩塊が形成されることで発生する。崩壊は特に 2500 メートルを超える山体でよく見られるが、2500 メートル未満の山体では稀である。地滑りの挙動には大きなばらつきがあり、火山の上部の成長にほとんど追いつけない地滑りもあれば、かなりの距離を突き進み、地滑りの長さが 200 キロメートルを超える地滑りもある。火山島の海底地滑りは、ハワイ諸島^{[1] [9] [10]}やカーボベルデ諸島^{[11]などで発生する。}

過度の傾斜は海流による洗掘によって引き起こされ、海底地滑りを引き起こす可能性があります。^[2]

地すべりの原因とその結果生じた地すべりとの関係がかなり明らかな場合（例：急勾配の斜面の崩壊）もあるが、関係がそれほど明白でない場合もある。ほとんどの場合、地すべりの発生には複数の要因が関与している可能性がある。これはノルウェー大陸の斜面ではっきりと見られる。そこでは、ストレッガやトラエナジュペトなどの地すべりの発生場所は、弱い地層と関係している。しかし、これらの弱い層の位置は、堆積様式の地域的差異によって決定され、それ自体は、氷期と間氷期の間の気候変化などの大規模な環境要因によって制御されている。上記のすべての要因を考慮しても、最終的に地すべりが発生するには地震が必要であると計算された。^{[1] [3]}

海底地すべりがよく見られる環境としては、フィヨルド、大陸棚の活発な河川デルタ、海底峡谷扇状地、開いた大陸斜面、海洋の火山島や海嶺などがある。^[1]

海底土砂移動にはさまざまな種類がある。すべての移動は相互に排他的であり、たとえば地滑りは落下ではない。地滑りなどの一部の土砂移動は、崩壊した土砂の移動がわずかであったことを示す、段差のような形態によって区別できる。地滑りで移動した物質は、ひずみの大きい薄い領域上を移動する。流れの中では、地滑り地帯はむき出しのままになり、移動した土砂は地滑りの発生源から数百キロメートル離れた場所に堆積する可能性がある。落下した土砂は主に水中を移動し、落下、跳ね返り、転がり落ちる。海底環境にはさまざまな地滑りが存在するが、地滑り、土石流、濁流だけが重力による土砂輸送に大きく寄与している。^{[2] [3]}

最近の3D地震マッピングの進歩により、アンゴラとブルネイ沖の海底地滑りの壮大な画像が明らかになり、運ばれたブロックの大きさや海底に沿ってどのように移動したかが詳細に示されています。^{[12] [13]}

当初、粘着性堆積物の海底地すべりは、徐々に崩壊と水の混入が進み、滑落から土石流、濁流へと、斜面に沿って系統的かつ連続的に発達すると考えられていました。しかし、現在ではこのモデルは単純化しすぎている可能性が高いと考えられています。図 3 に示すように、一部の地すべりは濁流に目立った変化を示さずに何百キロも移動するのに対し、他の地すべりは発生源近くで完全に濁流に変化するからです。さまざまな海底地すべりの発達におけるこの変化は、移動した土塊の速度ベクトルの発達に関連しています。その場の応力、堆積物の特性 (特に密度)、および崩壊した土塊の形態によって、滑落が破砕面に沿って短い距離で止まるか、または長い距離を移動する流れに変わるかが決まります。^{[1] [2]}

堆積物の初期密度は、流動化と地滑りの移動距離に重要な役割を果たします。堆積物が柔らかく流動性のある物質である場合、地滑りは長距離を移動し、流動が発生する可能性が高くなります。しかし、堆積物が硬い場合、地滑りは短い距離しか移動せず、流動が発生する可能性は低くなります。さらに、流動能力は、崩壊イベント中に落下する堆積物に伝達されるエネルギーの量にも依存する場合があります。大陸縁辺部の大規模な地滑りは複雑であることが多く、海底地滑りの残骸を調べると、地滑り、土石流、濁流の要素がすべて明らかになることがあります。^{[1] [2] [6] [13]}

海底地滑りに伴う主な危険は、インフラの直接的な破壊と津波です。

地滑りは、光ファイバー海底通信ケーブルやパイプラインの破裂、沖合掘削プラットフォームの損傷など、インフラに重大な経済的影響を及ぼす可能性があり、1°ほどの傾斜角でも継続する可能性があります。海底ケーブルの損傷の例として、1929年のグランドバンクス地滑りが挙げられます。地滑りとそれに伴う濁流により、地滑りの開始地点から約600km離れた場所まで、一連の海底ケーブルが破損しました。^{[1] [3] [5]} 1969年にハリケーン・カミーユがミシシッピ川デルタを襲い、地滑りを引き起こし、いくつかの沖合掘削プラットフォームに損傷を与えた際に、インフラのさらなる破壊が発生しました。^[2]

海底地滑りは津波を引き起こすと大きな危険を及ぼす可能性がある。津波を引き起こす地滑りにはさまざまな種類があるが、その結果生じる津波はすべて、津波の近くでは大きな遡上があるものの、地震による津波に比べて減衰が速いなど、同様の特徴がある。その一例が、1998年7月17日のパプアニューギニアの地滑り津波で、高さ15メートルの波が海岸の20キロ区間を襲い、2,200人が死亡したが、より離れた場所では津波は大きな危険ではなかった。これは、ほとんどの地滑り津波の発生源が（大地震の影響を受ける地域に比べて）比較的小さいため、波長の短い波が発生するためである。これらの波は、沿岸増幅（局所的な影響を増幅する）と放射減衰（遠方の影響を軽減する）の影響を大きく受ける。^{[3] [14]}

地すべりによる津波の大きさは、地すべりの地質学的詳細（フルード数^[15]など）と、津波発生をシミュレートするモデルの流体力学に関する仮定の両方に依存するため、不確実性が大きくなります。一般に、地すべりによる津波は、地震による津波よりも距離とともに急速に減衰します。^[16]これは、前者は発生源で双極子構造を持つことが多く^[17] 、放射状に広がる傾向があり、波長が短いためです（波のエネルギー損失率は波長に反比例します。言い換えると、波の波長が長いほど、エネルギー損失が遅くなります）^{[18]。一方、後者は発生源の}断層に対して垂直に伝播するため、ほとんど拡散しません。^[19]特定の津波モデルが正しいかどうかをテストすることは、巨大崩壊の稀なケースによって複雑になります。^[20]

最近の調査結果によると、津波の性質は、原因となった地すべりの体積、速度、初期加速度、長さ、厚さによって決まります。体積と初期加速度は、地すべりが津波になるかどうかを決定する主な要因です。地すべりの突然の減速も、より大きな波を引き起こす可能性があります。地すべりの長さは、波長と最大波高の両方に影響します。地すべりの移動時間または流出距離も、結果として生じる津波の波長に影響します。ほとんどの場合、海底地すべりは明らかに臨界未満であり、フルード数(地すべり速度と波の伝播の比率) は 1 より大幅に小さくなります。これは、津波が波を発生させる地すべりから離れ、波の蓄積を防ぐことを示しています。浅瀬での崩壊は、伝播速度が遅いため波がより臨界的になるため、より大きな津波を引き起こす傾向があります。さらに、浅瀬は一般に海岸に近いため、津波が海岸に到達するまでに放射状の減衰が少なくなります。逆に、地震によって引き起こされる津波は、海底変位が深海で発生した場合、最初の波（深さの影響を受けにくい）の波長が短く、深い海から浅い海へと移動する際に大きくなるため、より深刻になります。^{[3] [14]}

海底地滑りがインフラに及ぼす影響は多大な損害をもたらす可能性があり、地滑りによって発生する津波は破壊的で致命的なものとなる可能性があります。

• ストレッガ地滑り、ノルウェー、約3,500 km ³ (840 cu mi)、約8,000年前、現代の沿岸中石器時代の人口に壊滅的な影響を与えた。
• アガラス地滑りは、南アフリカ沖で約20,000 km ³ (4,800 cu mi) に及び、鮮新世以降の時代に起きた、これまで報告されている中で最大の地滑りである^{[21] [22]。}
• ニュージーランド北島沖のルアトリア岩屑なだれ、体積約3,000 km 3、17万年前^{[ 23]}
• ハワイ諸島やカーボベルデ諸島などの海洋島火山の水没斜面では、壊滅的な岩屑なだれが頻繁に発生している。 ^[11]

ノルウェー国境沿いの巨大地滑り

ストレッガ地滑りは、世界で最近発見された海底地滑りの中で最大級のものです。北大西洋の他の多くの海底地滑りと同様に、更新世～完新世の時代にさかのぼります。このような大規模な海底地滑りは、北半球氷河期（NHG）または氷河期終焉期のいずれかで最も頻繁に発生すると解釈されています。^{[24] [25] [26] [27]}氷河期または氷河期終焉期には、一連の地質学的プロセスにより、海底大陸棚の浅い構造が激しく変化しました。たとえば、氷河期中の海面変動とそれに伴う海面低下により、侵食プロセスが強化されました。前進または後退する氷河は大陸を侵食し、大陸棚に大量の堆積物を供給しました。これらのプロセスにより、河川扇状地のデルタに似た、谷口扇状地が形成されました。大量の堆積物が蓄積したことで、堆積した土石流が積み重なった地下構造として観察される斜面崩壊が促進されました。地滑りは、ガスハイドレートの溶解やその他の流体などによる高い有効内部間隙水圧のためにせん断強度が低い弱い層に沿って発生することが多く、または単に堆積層内の堆積物特性の相違によって弱体化が進むこともあります。氷河の衰退によるアイソスタシー反発によって引き起こされる地震は、通常、最終的な地滑りの引き金になると考えられています。

近年、ノルウェー大陸縁辺部の地下地質記録のいくつかの場所で、ストレッガ地滑りの堆積物よりも体積がはるかに大きい一連の巨大な土砂輸送堆積物 (MTD) が、地球物理学的手法を用いて検出されました。これらの MTD は、最も新しい高氷期のどの斜面崩壊よりも規模が大きくなり、個々の堆積物の厚さは最大 1 km に達し、最大のものは長さが最大 ​​300 km に達します。地震学的手法で画像化された内部構造は、時には透明または無秩序な特徴を示し、地滑りの土砂の崩壊を示します。他の例では、準平行の層が大規模な凝集地滑り/崩落を裏付けています。局所的な過剰圧力は、水分を豊富に含む堆積物の重力による準垂直移動を示すダイアピル構造によって示されます。ノルウェーとスヴァールバル諸島の盆地には、鮮新世の 270 万～ 230 万年前から約 50 万年前までの時代にわたるこれらの巨大な MTD がいくつか存在します。ロフォーテン盆地でも同様の巨大MTDが検出されましたが、この場合、すべての地滑りは約1 Maより新しいものです。^[28]巨大地滑りの発生と北半球の氷河作用との関係については、現在も議論が続いています。

• 地形用語集
• 巨大津波
• オリストストローム
• 海洋物理学
• プレートテクトニクス

• ウィリアムズ、サラ CP (2016 年 2 月 16 日)。「ニュース特集: 水中地滑りの表面をすくい取る」。米国 科学アカデミー紀要。113 ( 7): 1675–8。Bibcode : 2016PNAS..113.1675W。doi : 10.1073 / pnas.1524012113。PMC 4763740。PMID  26884637。

• アリゾナ大学 (2003) ハワイ、2007年4月2日閲覧 2017年6月15日アーカイブ、Wayback Machine