千滝川水系の滝成因について考える

はじめに

阿蘇山の南外輪山には矢部四十八滝と呼ばれる沢山の滝がある。そのほとんどは阿蘇の火砕流堆積物が固まった岩石である溶結凝灰岩を浸食して出来ている。その詳細については本HPで詳しく説明している。
　溶結凝灰岩地形の中に基盤岩が露出する場合は、もともと標高が高く火砕流堆積物が覆い尽くせなかった（または層が薄くて直ぐに浸食された）場合と河川により溶結凝灰岩が浸食されて基盤岩が露出した場合がある。前者は溶結凝灰岩の上方に現れ、後者は下に現れる。千滝川流域はその両方が存在する地域である。そして、浸食されて露出した基盤岩に滝（牧野の三段滝）がかかるという際だった特徴を有する。
　千滝は矢部四十八滝の代表的な滝で、緑川の支流である千滝川にかかる。矢部町老人大学著「矢部の滝と石橋」によると千滝川水系の滝として、千滝、犬飼滝、上司尾滝、千代万代の滝、南田前滝、南田後滝が挙げられている。千代万代の滝は人工滝、上司尾滝は落差が低く、千滝の付随滝とも解釈できるので考慮の対象外とすると、残りは４滝となる。実際には千滝と犬飼滝は直瀑で落差も２〜３０ｍ級であり、滝直下には滝廊下(滝の下流に続く深くて河岸が急傾斜の崖である渓谷）が続くのに対し、南田前滝および後滝は落差はせいぜい１０ｍと随分違った様相を呈する（前滝＞後滝）。千滝、犬飼滝、南田前滝はいわゆる滝廊下を形成するが、南田後滝のそれは明瞭でない。
　なぜこういった違いが生じるかを考察することにした。

図１．千滝周辺の地質図

右に浜町付近から千滝と緑川合流部直ぐ北までの地質図をを示す。 滝の位置と水系 千滝の位置は右上に書いてある。千滝の西南西にある南田集落の南、白小野川に南田前滝がある。その南で合流する川の、南田前滝と対称の位置に南田後滝がある。犬飼滝は犬飼集落の南１ｋｍあまりにある。 　地理的には前三滝が近接しているが、南田前滝、後滝は白小野川流域にあり、白小野川は西に大きく屈曲し白小野集落を流れ、東進して千滝川に合流する。 出典と凡例 二万五千分の一地形図に土地分類基本調査の表層地質図「御船」図幅および「砥用」図幅をかぶせて作成し、縮小して表示した。ただし、凡例は１０万分の一熊本県地質図を参考にした。黄色：Aso４、黄緑Aso１〜３、薄紫色：主として泥質岩（片麻岩、結晶片岩）、赤色：花崗岩、水色：結晶質石灰岩、白色：沖積層を示す。直線ABの長さが1.9kmである。 この地域の地質の概要 溶結凝灰岩が全域を覆う中、基盤岩が露出した地域である。溶結凝灰岩は最新噴火のAso４によるものは浸食され高地に残るのみで、大部分はAso１〜３によるものである。 　基盤岩の主体は変成岩で、変成が強いために良くは分からないが、主として泥質岩と思われる片麻岩、結晶片岩から成っている。間に花崗岩、結晶質石灰岩（大理石）が貫入している。基盤岩は溶結凝灰岩の堆積面より上位にあるものと、河川の浸食に伴い露出したものがある。

千滝川の特徴

　千滝川の河床縦断図を示す。横軸に緑川合流部からの距離を、縦軸に標高をｍ単位で表している。
　通常河床縦断図は上流ほど傾斜が強く指数関数に類似するのに千滝川は全く違う。上流部はほぼ直線状に低下するのに対して、下流部では下流ほど傾斜を強めている。
  地質図から読みとった構成岩石別に色分けして示している。下流部では溶結凝灰岩が浸食され、基盤岩が露出している。基盤岩は主として泥質岩の変成岩（片麻岩、結晶片岩）の基盤に花崗岩が貫入している。
　大きく二つの遷急点がある。上流のが千滝で、溶結凝灰岩の浸食最前線である。次の遷急点は花崗岩でできていて、ここに牧野の三段滝がある。周囲の泥質岩より花崗岩の方が硬く、浸食に抵抗しているのだと思う。地形図を見ると白小野川との合流部付近は幅広の谷になっているのに対し、この部分から狭く急な谷になっている。
　阿蘇の大噴火の前から、牧野の三段滝の下流には滝（遷急点）が存在していただろう。阿蘇の火砕流噴火ですべて埋め尽くされ、火砕流堆積物が固まって出来た溶結凝灰岩は下流から少しづつ浸食され、現在は千滝まで来ている。一方、掘り出された原地形では噴火前の浸食が再開され、花崗岩の滝が出来ているわけである。牧野の三段滝が噴火前から存在していたとしたらロマンを感じるが、根拠はない。
　

白小野川の特長

  図３に白小野川の河床縦断図を示す。比較を容易にするために、図２と同一縮尺である。最下端は千滝川との合流地点である。
　下流域は花崗岩、泥質岩、結晶質石灰岩主体で、上流域は溶結凝灰岩、沖積層である。
　千滝川と同様に下流側は基盤岩が露出し、上流では溶結凝灰岩のままである。その浸食最前線が南田前滝となるが、千滝川に比べ傾斜の凹凸に乏しい。
　「はじめに」で述べたように、溶結凝灰岩に接して現れる基盤岩は溶結凝灰岩の上と下の場合がある。千滝川の場合はすべて下（川が露出させた）にあった。白小野川の場合には図１Aの場所は周囲の溶結凝灰岩より標高が高くなっている。つまり白小野川周囲の溶結凝灰岩の堆積は、もともとこの地域で不連続であったと考えるべきである。下流側では千滝川との合流点を浸食の開始点としてすでに白小野集落の近くまで花崗岩が露出しているので溶結凝灰岩の浸食はほぼ終了しているとを考える。上流側ではこの山地の山際を浸食の起点として南田前滝を浸食最前線として溶結凝灰岩の浸食が行われている。
　以上のような特徴が河床縦断図に明瞭に出ないの理由の一つは白小野川流域の溶結凝灰岩堆積が薄く、千滝川ののような際だった特徴を残せなかったためと思われる。

  　図４に図１のAB間の断面図を示す。地質図から基盤層である主として泥質岩と溶結凝灰岩の境界の高度を読みとり、それぞれの区分を示した。基盤岩は西に標高が高く、東が低くなっている。従って、千滝川側では厚く溶結凝灰岩が堆積し、白小野川側では薄かったと推察される。結局、千滝川では深く浸食した結果千滝という大きな滝を生じたのに対し、白小野川では小さな滝しか、形成できなかったと考えられる。
　　また、南田前滝の上流部および下流部には沖積層が見られる。阿蘇の外輪山では土砂の供給に乏しく、滑床を形成することが多い^注３だけに珍しい。一般に土砂が堆積するためには土砂の供給／水量が多いこと、流速が遅いこと＝傾斜が緩いことが必要である。白小野川の上流部には僅かながら堆積岩から成る山地があるために土砂の供給が多いのかも知れない。

南田後滝川の特徴

図５に千滝川水系全体の河床縦断図を示す。南田前滝の直下流で白小野川と合流する。傾斜は緩やかで白小野川上流と同じ傾向である。南田前滝に相当する位置に南田後滝が存在する。その部位は溶結凝灰岩であるが、直下流の河床には泥質岩が露出している。このことは基盤岩の標高が南田前滝よりも更に高いことを示している。南田後滝の南側右岸には板状の溶結凝灰岩の露岩が認められ滝まで続いているようだ。その厚さは７〜８ｍほどで南田後滝はその板状溶結凝灰岩を浸食して出来たと考えられるが、その上半分は徐々に浸食され、下半分に低落差の滝としてかかっている。
　南田後滝の前後には沖積層がある。南田後滝川の最上流部は変成岩から成る山地で比較的豊富に土砂が供給されるためであろう。

犬飼滝川の特徴

犬飼滝川の上流部は溶結凝灰岩のなだらかな斜面である。犬飼滝があり、その下流もなだらかな斜面で幅広く明らかな滝廊下を形成している。地質図によるとその底面は花崗岩から出来ている。そして千滝川とは急傾斜で合流している。

考察
千滝川水系は溶結凝灰岩に滝をかけ基盤岩を露出させている。千滝川では溶結凝灰岩にかかる千滝の下流に露出した花崗岩に牧野の三段滝という斜瀑をかけている。この滝は地元の人以外にはほとんど存在を知られていない滝であるが、矢部四十八滝のほとんどが溶結凝灰岩から出来ているので、その成因からも貴重な存在である。類例として他に私は本滝、そして多分溝滝を知るのみである。この二滝は連瀑で多分、結晶質石灰岩（大理石）である。そして山岳地でかって溶結凝灰岩に覆われていたとしても、そう厚くはなかっただろう。一方、千滝川の方は厚い溶結凝灰岩を掘り出した後に出来た滝である。
　ここに遷急点（滝）が出来た理由として�@花崗岩が周囲の泥質岩の変成岩より硬く^注４、浸食に抵抗したため�Aちょうどこの部位で白小野川と合流し、水量増加により浸食力が増した�B緑川の下刻が進んだ結果（浸食基準面の低下）、千滝川の下刻が再開した可能性などが考えられる。
　滝の配列を見てみると西から南田後滝、南田前滝、千滝、犬飼滝となっている。前三者は地理的にも近く、また落差もその順に大きくなっている。ここでは図４に示すように基盤岩が西に高く、千滝で最も低くなっていたと考えられる。そこに火砕流堆積物が水平に堆積したために、火砕流堆積物の厚さの違いを生じ、それがそのまま滝の落差の違いになったと考えられる。
　このような滝の配列をみるといわゆる兄弟滝でないかと疑う。つまり、滝の後退が、支流との合流点を通過し二つの滝に分かれた疑いである。「白小野川の特徴」で述べたように、白小野川の上流部と下流部で火砕流堆積物は連続でなかったはずなので、千滝と南田前滝が兄弟滝では有り得ない。南田前滝は小さいながら下流には滝廊下を形成しているので、溶結凝灰岩を浸食しながら後退したという仮説を受け入れやすい。南田後滝は落差も小さいものの、よく見ると滝廊下の形成も見られるので両滝は兄弟滝と考えられる。
　千滝と犬飼滝が兄弟滝の可能性は残っている。しかし、犬飼滝が何故出来たのかは大きな疑問が残る。犬飼滝川の集水面積は極めて狭いはずで、水量も少ないはずなのになぜこんなに大きな滝とそれに続く大きく深い滝廊下が出来たのだろうか？現在の犬飼滝川は江戸時代以来の灌漑によって本来の水量よりも増加しているのは間違いないだろう。滝の上流も川と言うより用水路である。写真集矢部の滝と石橋にも通潤橋からの用水により加水されていると書いてある。でも、高々、数百年であんなに深い谷が形成されるはずはない。謎のままである。

結論
　千滝川水系では溶結凝灰岩を浸食して基盤岩を露出させている。その浸食最前線に千滝、犬飼滝、南田前滝、南田後滝が存在する。前二者は大きな滝、後二者は小さな滝である。その差は原地形の標高、そして溶結凝灰岩の堆積の厚さの違いに基づく。千滝川の下流部では浸食された谷の再下刻により花崗岩の斜瀑を生じている。

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注１：滝の直ぐ上流、及び下流のそれぞれ二本の等高線間の傾斜を滝直下、直上まで延長したときに計算される滝の落差を示した。ただし、千滝ではこの方法では実際の等高線の読みより小さくなるので、実際の等高線の読みの最小限の値を示した。

注２：下記、参考文献３）。

注３：土壌は主として岩石の風化、補助的作用として生物の関与（植生、腐敗など）、風や水による浸食、堆積、などによって生じるが、その形成には長時間を要する。そして、浸食、特に土砂崩れによって下流に土砂が供給される。阿蘇のような火山地域では土壌が十分形成されず、また土砂崩れを起こすような急傾斜も上流部には少ないため一般には土砂の供給に乏しい。

注４：実際に花崗岩が泥質岩の変成岩より硬いのかは確かめてない。あくまで可能性を述べたのみである。

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参考文献

１）熊本県（１９８３）：土地分類基本調査「御船」図幅．熊本県

２）熊本県（１９８４）：土地分類基本調査「砥用」図幅．熊本県

３）矢部町老人大学（１９９４）：写真集・ふるさと再発見　矢部の滝と石橋．矢部老人大学

４）熊本県地質図編纂委員会（２００８）：熊本県地質図（１０万分の１）．社団法人熊本県地質調査業協会