矢部の滝、滝配置について

　津賀野滝川（仮称は）地形図に記載がないので等高線で描かれた谷に沿って河床縦断図を作成した。溶結凝灰岩台地を流れる小川が津賀野滝を先頭に深い谷を作り浸食している。下流では緑川の断崖を落ちる際にうなぎ滝となって緑川に直接落ちている。

河床縦断図のまとめ
　一般的所見としては「上流部外輪山では指数関数的に傾斜を緩め、未浸食の溶結凝灰岩地帯では直線的に流下する。滝を先頭に浸食痕を形成し、それは数次に渡ることがあるが、最下流のものが最大である。」となる。
　この典型例は大矢川、笹原川、五老ヶ滝川に見られる。これらは火砕流堆積物（＝溶結凝灰岩）が厚く堆積した地域を流れている。千滝川は浸食がかなり進んで基盤岩を大幅に露出させている。御船川は溶結凝灰岩地帯が長く、複数の滝が並ぶが下流に大型の滝２個が並ぶ。緑川本流も上流は外輪山でないものの上記原則に則る。緑川左岸（南側）では溶結凝灰岩台地の幅が狭く、大きめの支流（例えば内大臣川）では溶結凝灰岩の浸食は終了している（河川縦断図は示さず）。一方、細流の支流では浸食は途中で、上記原則に則っている（例えば松蔵滝川、津賀野滝川）。

滝配列を説明する仮説
　それではなぜこのような滝配列が生まれたのか考えてみよう。基本原則は本HPで繰り返し述べているところであるが、重複を厭わず再掲する。その後、本HP独自の仮説を３つ提示する。

基本仮説
１．カルデラの上流部の河川は細流であるが次第に合流して水量が多くなる。刻まれる滝は深くなる。巨大火砕流噴火は繰り返し起こり、全体を埋めてしまう。火砕流堆積物が冷えるとともに収縮する。厚く積もったところ（＝深い谷）では収縮して沈下するので同じ所に川が流れる。

２．火砕流堆積物が厚く堆積したところでは高温が長く保たれ溶結が強く硬くなり節理も緻密になる。一方、地表面近くや堆積が薄いところでは溶結が発達せず、浸食に脆弱で節理も不規則、粗大になる。

３．大きな滝（本滝）がある場合、その滝に先行して浸食が進むことがあり、上流に小滝を生じることがある（上滝）。また、本滝が浸食残した場合、下流に小滝を生じることがある（下滝）。上滝、下滝ともに複数生じることがしばしばである。

基本仮説１、２は複数の書物に特に参照文献なしに記述されているので定説として扱って良いと思う。また、基本仮説１からの予想としてカルデラの周辺部に落差の大きい滝が、中心部に低落差の滝が分布することが予想される。私は「阿蘇外輪山の滝の統計学的解析」のページで、源流からの距離と滝の落差が有意に相関することを示し、このことを提示した。
　基本仮説３はHP「滝を観る」のなかで提示してある。その中でもともとは「斎藤彰男『岡山の滝』1991」の記載を変更したとしている。この事実は多くの滝愛好家の認めるところであろう。この基本仮説も用いると、千滝川の千滝と上司尾滝、五老ヶ滝と轟滝、赤禿滝、鷹・鵜の子連瀑とつばめ滝、ひさげ滝のように小滝を大滝の付随滝（上滝と下滝をあわせたもの、この用語は私が勝手に使っている）と考えることによって、配列の乱れをある程度説明できる。

仮説１：二段階削り出仮説

 　これらを説明する最も単純な仮説は、最初に地表面の浸食されやすい部分が浸食されて先行滝（仮に先行浸食滝とする）を作り、その後より硬いところが浸食されるということである（本浸食滝）。先行浸食滝は比較的低落差で、しばしば数次に分かれて（繰り返して）出現する。一方、本浸食滝は比較的高落差で後退の速度は遅く、しばしば基盤岩まで浸食し、基盤岩を連続して露出させる。 
　大矢川に最も顕著である。竜宮滝を先頭にした幅広で浅い谷に横野滝を先頭にした深く幅の狭い谷がある。明瞭な谷中谷を呈している。ここには別項で詳述する河川争奪地形が存在するかもしれない。
 　大矢川ほど明瞭ではないが、笹原川にも同様な機序を考えてよいかもしれない。聖滝より五老ヶ滝の方が落差が大きいのは後述の基盤の遷急点埋没仮説を準用できるだろう。
 　緑川南側の河川にも同様のパターンがみられる。上菅滝と松蔵滝、うなぎ滝と津賀野滝 というパターンだ。松蔵滝と津賀野滝を先行滝というのは良いとしても、上菅滝とうなぎ滝は緑川に直接落ちているので、まだ浸食が始まっていないといっても良い。これらの滝はいずれも小河川にかかっている。緑川の南側では溶結凝灰岩地帯の幅が狭く、河川の傾斜も急なので、大きな支流ではすでに溶結凝灰岩は浸食され尽くしているためと思われる。

仮説２：先行河川の遷急点埋没仮説

　この仮説は御船川の七滝、福良滝のように大型の滝が二つ連続し、しかも上流の滝の下流には基盤岩が露出する場合の成因に対する仮説である。
　図２Aに示すように先行河川（茶色の部分）に遷急点がある場合、巨大火砕流噴火による火砕流堆積物（黄色の部分）は全体を覆い尽くし、一様な斜面を形成する。遷急点の上流側と下流側では火砕流堆積物は厚く堆積し、遷急点付近では薄くなると考えられる。
　火砕流堆積物が厚いほど内部は高温が保たれるので、溶結（青い部分）が強くなり浸食に抵抗する。一方、堆積が薄いところでは未溶結または弱溶結に留まり浸食に脆弱なままである（図２Ｂ）
　新たな河川が浸食する場合、未溶結または弱溶結部が先に浸食される結果、遷急点付近では早期に浸食されてしまってそのすぐ上流に高落差（遷急点がない場合に想定される落差に比較して）の滝ができる可能性がある（図３）。
 　比較的大型の滝の連瀑があり、上流側の滝下に基盤岩が削り出されている場合にはこのメカニズムが働いている可能性がある。この仮説が適用されそうな滝は御船川の福良滝、観音滝（この場合には三連滝である）、五老ヶ滝川の五老ヶ滝、白小野川の南田前滝である。

仮説３．ゴルジュ浸食仮説

図３．横野滝直下流にあるゴルジュ このゴルジュの先が横野滝の滝壺。断崖の高さは約５０ｍ。岩の上には残雪がほんの少し見える。
図４．ゴルジュ浸食仮説の説明図 左写真：集中豪雨後の椎葉の林道に出来た溝。巨大カルデラに出来る滝に似ている。右模式図：左写真の上流部にはこの図のような断面をもった溝が多数出来ていた。緑の部分が硬く、茶色が柔いとそこが重点的に浸食されてこのような断面を持った溝（谷）が出来ると考えられる。時間が経つと懸崖の部分は崩落し、切り立った深い谷となる。

この仮説は横野滝と五老ヶ滝の成因を考察するためのものである。両滝の共通点といえば滝の直下流にゴルジュを有することである（図３）。五老ヶ滝のものは仙者ヶ渕と名付けられ上には観光用の釣り橋が架かっている。また図３の写真の下流側には溶結凝灰岩の下に礫層が観察される。また、五老ヶ滝の説明看板には同滝の下３分の１はチャ−トと礫岩であるという説明がある。
　図４の写真は椎葉の林道で集中豪雨の後に出来た溝である。この溝を見て巨大カルデラの滝の成因を着想したことは、「巨大カルデラの滝の成因を考える」のページで述べた。実は。この溝の上流の方には細く下の方がむしろ広がって、チューブのような（図４の左の模式図のような断面をもつ）溝がたくさんあった。その時は何気なく見過ごして写真も撮らなかったが、後で考えるとあれはゴルジュではないかと思った。林道の表面は硬く固めてある。硬いところが浸食されるのでなくより柔い深いところが先に浸食されて出来たのではないかと考えた。
 　細く深い谷が出来、洪水の時に水深が極端に深くなると、下刻の力が強くなる、溶結凝灰岩の部分よりその下にあるれき層の方が浸食に弱いために下方から先にトンネル状に浸食された可能性を考える。その場合、効率的に浸食されるために浸食の速度が速く、たまたま浸食に抵抗する場所があるとゴルジュとなるものと考えられる。

まとめ
　以上の三つの仮説のうち、二段階浸食仮説はありそうだが、遷急点埋没仮説、ゴルジュ浸食仮説は可能性を述べたに過ぎない。

考察
千滝と横野滝
　緑川の北側の３主要支流の本浸食滝は前述のように、千滝川は千滝、笹原川は鷹・鵜の子連瀑、大矢川は横野滝である。鷹・鵜の子連瀑は緑川から余り離れていないのに千滝、横野滝はかなり上流まで浸食されている。
　千滝川は西側に、大矢川は東側に基盤岩の山地がある。地底面のみならず、横からも冷やされた結果、早く冷え、溶結が甘くなり、早く浸食された可能性が考えられる。次項に述べるように越早滝が過ぎてから本浸食が始まると考えられるので、千滝川は緑川の下流よりに合流点を持つので早期に本浸食が開始された可能性がある。また横野滝ではゴルジュ浸食により浸食に弱い部分が早期に浸食さえるので、早期に後退した可能性がある。

五老ヶ滝と聖滝
　五老ヶ滝と聖滝は兄弟滝の関係にあるのに落差は五老ヶ滝が大きく、また後退した距離も五老ヶ滝の方が長い。二段階浸食仮説を取れば、笹原川は先行浸食を二次にわたって受けている。図１Ｂを見ると聖滝の上流で浸食痕がある。現在ここに滝は存在していない。聖滝は二次先行浸食滝ということになる。そのため聖滝の落差が低いと考えられる。
　一方、遷急点埋没仮説を採れば、五老ヶ滝の下流には基盤岩が露出しているので、遷急点が無かった場合に比べて落差が高くなった可能性を説明できる。ゴルジュ浸食仮説を採れば、笹原川と五老ヶ滝川の合流部よりの後退距離が五老ヶ滝の方が長いことを説明できる。

千滝と下千滝
　千滝の河床縦断図を見ると基盤岩の遷急点がはっきりと見える（図１Ｃ）。ここで、遷急点埋没仮説を適用すると、この遷急点の下流に大きな滝が存在していた可能性が考えられる。その滝を仮に「下千滝」と名付けよう。現在は役目を終えて消失している。しかし、この滝の存在を仮定しなくても、現在の千滝が後退していったと考えても何の不都合もない。

矢部の滝配置進展仮説

　これまでの仮説を元にして矢部の滝の浸食がどのように進んでいったかを想像してみよう（図５）。
　火砕流噴火の直後から火砕流堆積物の浸食は始まったと考えられる。各支流それぞれに谷と滝が形成され発達していっただろう。今回提示した二段階浸食仮説によればこれらは先行浸食滝に分類される。
 　緑川本流にある本浸食滝である越早滝が後退し各支流との合流点を過ぎると各支流の浸食基準面は一気に低下し、本浸食滝の形成、後退が始まるとともに、先行浸食滝の浸食も強まる。

 １．越早滝が千滝川との合流点を通過
　千滝川には先行浸食滝としての千滝が存在し、本浸食滝として下千滝が生じた。緑川本流には先行浸食滝として鍵の戸滝が存在する。大矢川はまだ笹原川の支流であった。

 ２．越早滝が笹原川との合流点を通過
　笹原川の本浸食滝として鷹・鵜の子連瀑が生じ、後退を開始した。笹原川の先行浸食滝として笹原滝が後退速度を速めた。一方、大矢川には一次先行浸食滝として竜宮滝、二次先行浸食滝として田所滝を生じた。 

３．越早滝が現在の大矢川との合流点を通過
　 緑川と大矢川の隔壁が崩壊し、大矢川が直接緑川と合流するようになった。大矢川の本浸食滝として横野滝が発生後退を開始した。今や旧大矢川となった田所滝は水流を失い、消失した。笹原滝は後退を進め、笹原川の聖滝、五老ヶ滝川の五老ヶ滝に分裂した。千滝川では下千滝がいつの間にか浸食を終了し消失した。 

４．現在の姿
　それぞれの滝が浸食を強め後退し、現在の姿になった。

御船川の滝配置
　御船川の滝配置は以上に述べたそれとは随分異なる。複数の滝が並ぶが、低落差の滝を中に挟む。基本仮説３を適用してこれらの低落差の滝を大きな滝の付随滝と考えれば、下流から高落差の滝が並ぶという所見は認められる（七滝、福良滝、観音滝）が、下流の滝が上流の滝に比べて圧倒的に大きいという特徴はない。上述の支流では越早滝の後退により、急激に浸食基準面が低下し急激に浸食力が増すという現象が起きたが、御船川流域ではこの現象は起きなかった。更にこれらの滝配列には遷急点埋没仮説が適用できるためこのような違いが出来たと考えられる。