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中国地質調査業協会
広島市中区鉄砲町1-18
地形とは，地表の高低や起伏の形を言います。谷，平野，台地，丘陵，山地，山脈などは，私たちが日常的によく目にする地形です。地球の表面は，断層運動や火山活動等の影響で持ち上がったり沈み込んだりします。さらに，そのようにしてできた高まりは流水や風の作用により浸食され，生成した土砂は流水や重力の作用により移動し，堆積します。このようなさまざまな成因により，多種多様な地形が形成していきます。
地形判読は，地形図や空中写真などを用いて地形を読み解くことにより，その土地の地形の成因を理解し，大地の物語を明らかにする作業です。地形図は同じ標高を線で結んだ「等高線」により地形の起伏などが描かれた図面で，等高線の間隔が広い所はなだらかな地形であり，逆に間隔が密な所は斜面が急峻であることを示します。空中写真は航空機などから地表を垂直に撮影した写真で，測量などにも用いられる極めて精度の高い写真です。
下に示す空中写真と，同じ地域の地形図を例に，地形判読をしてみましょう。ここは徳島県三好市池田町の中心地です。池田町の市街地が広がる図中央の平坦面は，「吉野川」の河床から数十m高い標高にあり，古い時代の吉野川の河床が地殻変動により隆起してできた河岸段丘と考えられています。市街地の北側の山麓を，現在の吉野川が西から東へ流れます。図右端のA地点では，東北東－西南西方向に直線状に延びる山麓斜面がみられます。その西にあるB地点のすぐ南には，標高差は小さいものの，西南西の方向に延びるはっきりとした崖がみられます。図の左の方へこの崖を追跡すると，なだらかな丘陵地形を分断する谷につながり，C地点に達します。A地点からB地点を経てC地点に至るほぼ直線状の地形（リニアメントと呼びます）は，中央構造線と呼ばれる活断層の運動によって形成された断層変位地形と考えられています。連続的な崖は，河岸段丘が中央構造線によって切断され、上下にずらされてできた断層崖です。またC地点からD地点にかけての範囲には，畑が発達するなだらかな丘陵地形が広がりますが，これはかつての吉野川をせき止めた地すべり移動体と考えられています。中央構造線は河岸段丘と地すべり移動体を共に切断していますので，それらの形成よりも後の，ごく最近に活動した（つまり，地震が発生した）ことが地形から読み取れます。
地形判読は，上の事例で紹介した活断層や地すべりといった地表の変動だけでなく，地質構成や地質構造，地盤の硬軟，地下水の状態といった，地質現象に関する様々な事象の推定にも利用されます。建設技術者は地形判読の技術磨き，それを活用することにより，施工対象地ばかりに目を奪われず，広い視野から地形・地質に関する情報を収集し，問題を解決していきます。これにより，災害に強い，安全な構造物が整備されていきます。
「池田町」の市街地は活断層に切断された河岸段丘面の上に発達している
上：国土地理院発行空中写真csi-74-9 c16a-23，24に一部加筆
下：国土地理院発行2.5万分の1地形図「阿波池田」に一部加筆
「株式会社荒谷建設コンサルタント 加藤弘徳」
地盤の一部に透水性の高い箇所が存在し、相対的に速い地下水の流動速度を有する区間を地下水流動区間（≒水みち）と言います。水みちの存在を把握することで、河川やため池堤体の健全性評価、土木工事における作業の安全性・経済性評価、地下水保全対策及び地下水汚染対策等に役立てることが出来ます。
水みちの深さ方向の位置を比較的簡便に検出する手法として、トレーサー（地下水と電気抵抗あるいは温度の異なる水）による地下水流動層検層があります。
地下水流動検層結果例
(地盤調査の方法と解説より)
検層機器の例
トレーサーによる地下水流動層検層により、水みちの有無の確認に加え、その水みちの孔内流速の推定が可能となります。
「株式会社エイト日本技術開発 高津 順」
X線回折分析は、一般に堆積物に含有しているあるいは基盤岩を構成している鉱物を同定するのに利用されます。原理は、鉱物の結晶内部の原子配列周期とX線の波長とがほぼ同程度であることを利用します。X線が結晶に当ればBraggの条件(図1)で回折が起こり、この現象により鉱物結晶の3次元的な原子配列を把握することができます。結晶の原子配列は鉱物ごとに決まっているので、これより分析試料が保有している鉱物の同定が可能となります。
定方位法で得られた回折図の一例を図2に示します。分析の結果得られた図を回折図といいます。回折図中でとび出た線を回折線といって、その回折線の位置(2θCuK α=角度)から、鉱物の同定を行います。この結果分析した試料には、セリサイト・カオリン鉱物・石英・緑泥石・アルミニウム型バーミキュライトが、含有していることが明らかになりました。この含有鉱物種から分析した試料の、風化・変質状態などの把握を行います。
X線回折分析の目的やその利用方法としては以下のような例が挙げられます。
X線回折分析には定方位法と不定方位法の２つの方法があります。その特徴を以下に整理します。
用途に応じての、使いわけが必要です。
図1 X線回折の原理
図2 X線回折による鉱物鑑定の一例
（(株)エイト日本技術開発 磯野陽子）
C.N.S元素分析装置は、分析対象試料が含有する炭素（C）・窒素（N）・硫黄（S）を定量分析する装置です。元素分析の仕組みは、燃焼法を用いて元素をガス化（CO2・N2およびSO2）させ、カラムを通して段階的に分離させ、検出器で定量化します。各元素の値は、重量パーセントとして得ることができます。原理の一例として、パーキンエルマ社製の分析装置の構成を図-1に示します。
図1 2400II元素分析装置の構成
C.N.S元素分析の目的やその利用方法としては以下のような例が挙げられます。
図-3 堆積環境推定図
図-4 TOCと液性限界・塑性指数・強度増加率の関係図
なお、C.N.S分析の地盤への適用に関しては、最近の地盤調査・試験法と設計・施工への適用に関するシンポジウム発表論文集（社団法人地盤工学会、地盤調査・試験法の小型・高精度化に関する研究委員会）においても、紹介されています。
（(株)エイト日本技術開発 磯野陽子）
天然の粘土は、「粘土鉱物」と呼ばれる鉱物が主成分です。粘土鉱物は、自然界で起こる化学反応により、硬質な鉱物が化学変化してできた物質です。大部分は「層状珪酸塩鉱物」と呼ばれる結晶ですが、ほかにイモゴライト･アロフェンなどの準結晶質～非晶質(結晶の形をとらない)な物質も含まれます。「層状珪酸塩鉱物」は薄い板を何枚も重ねたような結晶構造をなしており、イモゴライト･アロフェンも基本構造は近い形をしています。 岩石を砕いていくと粘土に近いサイズの粒子になりますが、粘土鉱物とは性質が異なります。自然界の粘土には粘土鉱物以外の不純物も混ざっていますが、その性質は粘土鉱物の含有量や性質が大きく関わっています。
「層状珪酸塩鉱物」の形は図に示すように［四面体シート］と［八面体シート］という板状の結晶体が重なり合ってできています。これらの重なり方や間に挟まれるものの違いで、粘土鉱物の種類や性質が変わってきます。粘土鉱物は、その結晶構造が性質を大きく左右します。例えば「白雲母｣は板の間に交換性陽イオンだけを挟んでいますが、｢スメクタイト｣はさらに水の層をはさんでいます。しかもその水分子を出し入れすることができ、それに伴って体積が大きく変化します。このような水を取り込んで体積が変化する粘土鉱物は｢膨潤性粘土鉱物｣と呼ばれています。
｢膨潤性粘土鉱物｣を含む地質は、水分の吸収･放出により、体積･含水比・比重･強度などの性質が大きく変化します。また、膨張・収縮を繰り返すと次第に組織が破壊され、強度が低下していきます。このため「膨潤性粘土鉱物」を多く含む岩盤は厄介な存在です。例えばこれらを多く含む岩盤は、地すべりや崖崩れが起こりやすくなっています。このため、こうした岩盤を対象に土木工事を行う場合には、慎重に調査･分析･検討を行う必要があります。
「(株)エイト日本技術開発 嶋 将志」
石見銀山は島根県大田市大森町の仙ノ山（せんのやま。標高537.8m）を中心とした銀銅鉱山で、大森銀山または佐摩（さま）銀山とも呼ばれました。室町時代末期の1526年に本格的な開発が始まり、以来およそ400年に渡り銀が採掘された日本最大の銀山であったといわれています。とくに16世紀から17世紀にかけて栄え、石見銀山を巡って戦国武将達が対立しました。17世紀には、多いときで年間銀産出量67.5トン、全世界の産出量の約1割を占めていましたが、その後銀産出量は減少していき、地震や水害等の被害によりあえなく閉山してしまいました。
現在は閉山していますが、「東西文明交流に影響を与え、自然と調和した文化的景観を形作っている、世界に類を見ない鉱山である」として、2007年7月にUNESCOの世界遺産に認定されました。石見銀山の特徴である「山を崩したり森林を伐採したりせず、狭い坑道を掘り進んで採掘するという、環境に配慮した生産方式」が「21世紀が必要としている環境への配慮」として非常に高く評価されたためです。
《石見銀山（龍源寺間歩）》
《石見銀山の位置》
石見銀山の周辺には大江高山火山群の噴出物が広がり、その下位には都野津層群が分布しています。都野津層群は鮮新世末から更新世に形成された地層で、西側に広く断続的に分布し、赤い色が特徴の石州瓦の陶土にも使われています。また、都野津層の下層には、中新統の火山岩と火砕岩類、堆積岩類が分布しています。
この火山岩と火砕岩類は、日本海形成期にその海底で生じた火山活動によって形成され、グリーンタフ層に属します。この地層は金属・非金属資源を富む地層で、周辺には石見鉱山、松代鉱山などの黒鉱鉱床が存在しています。
石見銀山付近には、第四世紀更新世（200万年前から70万年前）に活動した火山群が分布しています。これらの火山群は主にデイサイト質の溶岩ドームや火砕丘で形成されており、火山活動の末、石見銀山を生み出しました。
石見銀山の銀鉱床は、大江高山火山群の火山活動を引き起こしたマグマから発生した熱水によって約100万年前にできた鉱床です。石見銀山の鉱床は2つのタイプの鉱床、すなわち、鉱脈鉱床である永久（えいきゅう）鉱床と鉱染鉱床である福石（ふくいし）鉱床からなります。銀を多産したのは、地表近くに分布する福石鉱床であり、母岩となる岩石自体に鉱物を溶かし込んだ熱水が染み込んで鉱石ができたものです。福石鉱床の主な銀鉱物は、輝銀鉱、自然銀などの比較的単純な銀化合物です。また、岩石が比較的柔らかく、掘りやすいといった特徴があり、16世紀における銀の量産に一役買いました。
一方、永久鉱床はマグマ中の熱水の温度が下がることによって結晶化し、脈状に鉱物が生成したものです。地表から地下に分布し、銀を含んだ黄銅鉱・黄鉄鉱・方鉛鉱などを産出しました。永久鉱床の主な銀鉱物は、輝銀鉱、自然銀の他に、銅などの元素との複雑な化合物です。銅を主体として銀を伴う岩石であり、福石鉱床が少なくなるに連れ、次第に永久鉱床に着手されるようになりました。
《銀鉱床ができるまで》
「株式会社エイトコンサルタント 大川博史」
岩石・地質の性質、特に浸食に対する抵抗性の違いから形成される特徴的な地形があります。これを組織地形といいます。組織地形をつくるような浸食の違いを差別浸食といいます。
典型的な組織地形には、図-1に示すようなホグバック、ケスタ、メサ、ビュートといわれるものがあります。
図-1 浸食に対する抵抗性の違いがつくる組織地形
急傾斜した浸食されにくい地層が突出して山稜となっているものをホグバック地形といいます。
地質の浸食性の違いや、層理面の方向による安定勾配の違いによって形成される地形勾配の非対称山稜をケスタ地形といいます。
浸食されにくい地層がほぼ水平にテーブル状に形成されたものをメサ地形、小さく孤立したものをビュート地形、これらの最上部を構成する浸食されにくい岩石をキャップロックといいます。
ケスタとメサ地形の代表的な例を写真-1、2に示します。
写真-1 ケスタ地形
（非対称地形）（鳥取市河原町）
左側の緩斜面が流れ盤構造で
第三紀層の地すべり地帯。
写真-2 メサ地形
(霊石山：鳥取市河原町、用瀬町)
山頂部がテーブル状の
平坦面を呈する典型的なメサ地形。
地すべり地帯です。
次に、浸食抵抗性・地質の硬軟により形成される地形断面を図-2に、事例を写真-3に示します。
図-2 地質の硬軟により形成された地形断面
写真-3 花崗岩の上にのる玄武岩
（キャップロック）（米子市近郊）
地層境界の脆弱部で
差別浸食が進行しています。
「サンイン技術コンサルタント株式会社 谷口 洋二」
ＧＩＳとはGeographic Information System（地理情報システム）の略で、土地に関連する色々なデータを、地図を共通のキーとして管理し、検索・分析及び出力を行う技術のことです。このＧＩＳの有効性としては、主に以下のようなことが考えられます。
この性質から、上下水道・都市計画・ 道路整備などの管理用として利用されます。又、簡 易的なものとしてカーナビなどがあります。
ＧＩＳは、図形データと属性データの2つから 構成されます。図形データとは、その図形の形状・ 色・大きさなどによって、情報を表現するデータ のことです。この図形データは、属性データに 従って、複数の画層（レイヤ）に分かれて描画されます。又、描画される位置は、各レイヤとも同じ 平面直角座標系に基づいて行われるため、同じ座 標値をもつ図形データは、レイヤが異なっても同 じ位置に描画されることになります。これを概念的に 説明すると次のようになります。レイヤとは、1枚の 透明なフィルムであり、これに図形を描画します。
白地図の上に、必要な図形が描画されたフィルムを複数枚重ね、上から見ることによって、各図形の関係が地図を基にして表現され、総合的な解析が可能となります。図形データは、そのデータ形式から、ベクターモデル及びラスターモデルの2タイプに分類されます。両者それぞれ長所と短所があり、利用目的・精度及び予算によって使い分けられています。通常、属性データを持つ図形はベクターモデルを、背景図としての図形はラスターモデルが使用されます。図形データの特殊なものとして、基図があります。これは、ＧＩＳにおいて中心的な役割を持つ地図データのことであり、地勢図・数値データ・都市計画図・森林基本図及び航空写真などが利用されます。
属性データとは、非空間・非図形である文字・数字データであり、図形データと関連づけられるデータのことを示します。この記憶されるデータの構造は、ひとつの属性に対して、現実に実在する物をモデル化したものです。ベクターモデルの図形は、固有のコード番号を持つことができ、これを属性データ管理テーブルで記憶することによって、両者の関連付け（リンク）を行うことができます。これによって、図形データに何らかのアクションを起こすことによって、属性情報を表示させることが可能となります。又、逆にある条件を与え、これに満足する属性情報を持つレコードを検索し、このレコードが持つコード番号からベクターモデルの図形を認識させ、色を変えて表示させることも可能となります。
複数の属性データで、同じ項目（フィールド）を持つ場合があります。この場合、両者の関係を定義することによって、相互のテーブルを一つのテーブルとして認識することができ、データの省略化及び複雑な分析が可能となります。これをリレーショナルデータベースと呼びます。近年GISが普及した理由として、ハード面の性能の向上も考えられますが、このリレーショナルデータベースが導入できるようになったところが大きいと考えられます。
「株式会社宇部セントラルコンサルタント 松井 隆澄」
電気伝導度は電気の通りやすさを示す指標であり、溶液中に含まれるイオンが電気を運ぶ役割を担うので、これに含まれる電解質の濃度が高くなれば値は高くなります。しかし、伝導率の欠点でもあり長所でもあることは、電荷をもたない物質（ケイ酸）はいくら水に溶け込んでいても伝導率には影響しないことです。1mg/lについての伝導率は、陸水の主成分のうち、最小がHCO3-、最大がMg2+であり、同じmg/lであっても、塩類組成によって伝導率は異なります（表－1参照）。
よって、電気伝導度観測は以下の点で役立ちます。
| イオン | 当量伝導率（25度） | 1g当量 | 1mg/lについての伝導率 |
|---|---|---|---|
| Na+ | 50.1 | 23.00 | 2.18×10-3 |
| K+ | 73.5 | 39.10 | 1.88×10-3 |
| Mg2+ | 53.1 | 12.16 | 4.36×10-3 |
| Ca2+ | 59.5 | 22.00 | 2.78×10-3 |
| Cl- | 76.4 | 35.46 | 2.15×10-3 |
| SO42- | 80.0 | 48.03 | 1.67×10-3 |
| CO32- | 72.0 | 30.01 | 2.40×10-3 |
| HCO3- | 44.5 | 61.02 | 0.73×10-3 |
| NO3- | 71.4 | 62.01 | 1.15×10-3 |
p.H観測は、地下水の性質が塩基性か中性か酸性かを把握する上で重要な水質項目となります。
地下水は、地質、土壌中の二酸化炭素の影響、植物の炭酸同化作用およびバクテリアによる生物体の分解、海水の影響、人為的影響等の因子によって水の性質が変化します。
一般的に、p.Hの指標は、日本各地の観測傾向から､河川中のｐ.Hで6.6～7.2、浅層地下水で5.6～6.6、深層地下水で6.7～8.0を示すことが言われてます。
p.Hは次に示す種々の条件で値が左右されます。
写真-1 電気伝導度・p.H観測状況
写真-2 左：電気伝導度計：16.28mS/m
右：p.H計：6.34
図-1 平成13年度の降水量と地下水位、電気伝導度、p.Hの季節変化（Bor.No.B）
| 観測項目 | 地下水位標高(m) | 電気伝導度(mS/m) | p.H |
|---|---|---|---|
| 年最大値 | 96.44 | 20.5 | 6.9 |
| 年最小値 | 95.84 | 12.5 | 5.4 |
| 年較差 | 0.60 | 8.0 | 1.5 |
| 年平均 | 96.12 | 14.8 | 6.1 |
定期的に地下水位、電気伝導度、p.Hの一斉観測を実施し、気象条件による地下水の水質の把握および地下水の涵養・流動的機構を解明します。工事着手前は、年最大値、年最小値、平均値に関する経年変化をグラフで表し、長期的な傾向を考察します。工事中は事前に取得したデータと比較して地下水の汚染実態を評価します。
「株式会社宇部セントラルコンサルタント 植田敏史」
赤外線カメラ
コンクリートの健全部と浮き部の間で生じる温度差を赤外線カメラで撮影することにより、非破壊・非接触でコンクリートの浮きを面的に検出できる技術です。
コンクリート片の落下は、そのまま事故につながる可能性があるため、この前段階である、浮き・剥離の調査は非常に重要です。
コンクリートの表面温度は、外気温の変化に追従し周期的な温度変化が生じています。浮き部は、健全部に比べて暖まりやすく、冷めやすい温度特性であるため、浮き部と健全部で温度差が生じます（日中の場合、浮き部は高温となります。図1参照）。この温度差を赤外線カメラで撮影することで浮き部を検出します。撮影には一日の温度変化の大きな晴天もしくは曇天が適しています。
図1 赤外線撮影例(橋脚部、日中)
図2 赤外線差画像法の解析例
図3 赤外線画像解析法の解析例（トンネル）
｢基礎地盤コンサルタンツ株式会社 久賀 真一｣
