天草の砂岩泥岩互層と滝

天草の地質の特徴
天草の地質の特徴の一つは穏やかな褶曲が繰り返されていることだ。褶曲の内、上に凸になった部分（背斜）はひび割れし浸食されて（天草地域では）低地になっている。一方、下に凸になった部分（向斜）は圧迫されて浸食に抵抗し、山の頂上付近を形作っている。またその両側は急傾斜で落ちている（下図参照、堀淳一ら著、地図の風景、九州編�U、そしえて、１９８２より一部改変）。
　上島では「天草上島の滝」のページで書いたように、上島東海岸と平行に向斜軸が見られ、東岸の山地は急傾斜で海に落ちている。
　下島では向斜軸は島の中央から北部にかけて南北に貫くものと中央部宮地岳から東海岸にかけてのものがＶ字の形で交わっている。後者の向斜に平行な急崖で南の方にあるのが、神掛の滝がある山で東西方向に大宮地川に沿って直線状に急傾斜で落ちている。
　下島のこの向斜を形成する地層を上にあるものから順に表１に示す。水平分布に置き換えれば向斜軸の両側に逆瀬川層を中心に各層が対称に分布することになる。不動の滝、百貫様の滝群、神掛の滝群はいずれも砥石層に存在している。これらの滝の類似性が直感できる。
　一方、上島の白岳付近の向斜部や松島付近のゴツゴツとした山をそして御手水の滝を形成しているのは白岳砂岩層と呼ばれる。下島にも白岳砂岩層に相当する砂岩層があり、行者の滝を形成している。

砂岩泥岩互層にかかる滝

１）浸食に対する抵抗力の違いに基づいた説明
　一般には砂岩よりも泥岩の方が浸食に弱いとされる。水平な傾斜を持った砂岩泥岩互層の場合には砂岩が浸食される前に下の泥岩が浸食されるために段ができる。段から落ちた水流は勢いがあるため下の砂岩層をも浸食してしまう。同様の繰り返しで滝ができる。
　当初、上記のように考えていた。砂岩層、泥岩層ともに厚さ数ｍある時には説得力を持つが、厚さ数ｃｍの時には考えにくい。不動の滝、百貫様の二の滝のように水量は少なくとも互層の滝があることや川の沿岸などに互層の崖があることは、水流による浸食以外の機序を考える必要があることを示している。

２）砂岩泥岩互層にできる滝の一般的仮説
自然崩落、土石流、地滑りなどによる地層の破壊が起こった後に急傾斜の崖が維持され、そこに水流があれば滝が形成されると考えられる。その条件として傾斜が水平に近い互層であることが考えられる。
　互層というのは薄い板を何枚も重ねた様な構造であるので、板と垂直方向に曲げる力には抵抗するが、板を滑らせようとする力には弱いと考えられる。互層の傾斜が水平であった場合には崖が崩落しようとする力は互層の傾斜と垂直方向になるので抵抗力が強くなるであろう。互層の走行傾斜が水平方向より大きく傾いている場合、地滑りなどを起こしやすく長く崖として止まることは困難であろう。
　その上で以下のような条件がそろうと滝の傾斜は急になることができ、直瀑になる可能性がある。

1. 砂岩層が厚い
2. 上部に厚い砂岩層がある

逆に薄い互層である場合、砂岩層の厚さが均一の場合、滝の傾斜は緩やかになり斜瀑（渓流瀑）となる。これらは積み木を沢山積むことを考えると理解し易い。薄い積み木を沢山積むと傾斜を持たせないと不安定になるし、厚い積み木であれば少ない段数で高さを稼ぐことができる。また一般に厚い砂岩の方が丈夫と仮定されるので、上部に厚い砂岩があればその下の段がもろくても壊れない（その上部の砂岩層が周囲に固定されているという仮定は必要だが）。

３）実例を通した考察
不動の滝は下半分が細互層、上半分が厚い互層からなっている。滝の傾斜は上半分が急でほとんど直瀑、下半分は斜瀑となっている。上記の仮説を最も具現した例である。
　百貫様の滝群の一の滝、二の滝はともに砂岩泥岩互層の最上部に厚い砂岩層が見られる（上述の条件２）。またこの二滝は直瀑である。一方、神掛の滝群の二の滝は厚い砂岩層を反復させるが最上部のそれの厚さは下部のものと大差ない（上述の条件１）。基本的に直瀑でありながら、滝の最上部の傾斜は緩やかになっている。
　神掛の滝、は上部に厚い砂岩の一枚板を有する（上述の条件２）。どうもその下は細互層であったようだが、崩落し裏見滝となっている。
　百貫様の滝群の三の滝、神掛の滝群の一の滝は砂岩そのものに掛かる滝である。

なぜ連瀑なのか？
前述のように百貫様の滝群、神掛の滝群は砥石層に存在する。そこは砂岩優勢の砂岩泥岩互層である。厚い砂岩層があると浸食に抵抗し滝をかけることになる（右図参照）。結果的に連瀑になる。」
　また、百貫様の滝群の二の滝の周囲は枯れ川で通常は水量がない。滝の直上で水が湧き出し、滝の直下で伏流している。同、三の滝下流、神掛の滝や不動の滝の下流の川にも降雨時以外水が流れていない。
　これも同様に右図で説明できる。滝の直下の河床は転石が豊富で水量が少ないこともあって伏流しやすい。しかし、滝直下の厚い砂岩層に堰き止められて滝の直上で湧き出してくるものと思われる。

結論
天草下島に傾斜が水平な砂岩泥岩互層に掛かる滝の一群がある。これらは同一の地層に掛かり連瀑を形成している。その形成仮説を提示したが、まだ少数例の観察であるので、今後検討していきたい。

参考文献

１）田代正之（１９９７）：天草の地質と化石-人類以前の天草諸島１-．南の風社