地震

さらばウィーヘルト地震計

  先日、久々に「銚子市青少年文化会館」を訪れた。
 目的は、同館に展示されていた「ウィーヘルト(Wiechert )地震計」に、もう一度会えないものかと。

展示コーナーは、「銚子ジオパーク展示室」へと大幅に模様替えされつつあり、40年余りの長い期間展示されていた、地震計とその隣の気象測器が撤去されて、「すでに倉庫」とのことで、残念ながら再会することができなかった。

 ウィーヘルト地震計は、1904(明治37)年にドイツのウィーヘルトによって考案されたもので
ある。

水平の地動大地の動き)を東西と南北のつの成分について記録する機器と、上下の地動を記録する機器の台が組になっており、共に倍率は80倍であった。

深発地震を良く捕捉することができる地震計で、当時としては画期的なものであった。
 

ウィーヘルトJ310721
< 銚子市青少年文化会館のウィヘルト地震計_2013年3月撮影 > 

 我が国においては、ウィーヘルトの考案から3年後の1907(明治40)年、初めて中央気象台(現在の気象庁)に設置された。
 その後、1923(大正12)年の関東大震災を契機に100台余りが輸入され、ウィーヘルト地震計を主体とする国内の地震観測網の確立が図られた。
 銚子におけるウィーヘルト地震計による地震の観測は、1926(大正15)年2月23日からとされている。


  ちなみに、観測機器による地震観測は、1875(明治8)年6月1日、東京の赤坂葵町に「東京気象台(後の中央気象台)」が創立されると同時で、パルミエル地震計によって始められた。
 その後は1881年、函館測候所(最初の測候所)から始まり、順次、全国の気象官署に整備され、明治末には59か所に地震計が置かれた。
 銚子測候所(現在の銚子地方気象台)には1889(明治22)年の整備。これは、大阪や名古屋よりも1~2年早いものであった。

 一方、ウィーヘルト地震計は、記録装置・刻時装置などが機械式であり、その精度には限界があった。
 戦後の急速な電子技術の進展に合わせて、気象庁では、高度に電子化された新たな地震計「電磁式地震計」への切り替えが進められ、銚子における機械式の地震計は、1969(昭和44)年、その役割を終えた。
 役割を終えたウィーヘルト地震計は、その後、銚子地方気象台から古物商を経由して銚子市に寄贈され、40年余りの長い期間、「銚子市青少年文化会館」に展示されていた。

銚子測候所当時の全景
 当時の銚子測候所観音駅南側の高台の地震計室中央部の出窓のあたり_昭和20年代撮影 > 

 展示されていたウィーヘルト地震計は、上下動の振動を記録するもので、振り子の周期を長くするなどの工夫が施され、地震計の原理を感覚的に理解でき、また、歴史的な価値高いものがあった。

 大地の公園=ジオパークを推進するとき、大地の動きを観測し続けた歴史的な地震計を展示する意義は大きく、また青少年への地震防災教育にも寄与できるものであったろうに…、と惜しい気がしてならない。

 が、一方で、ウィーヘルト地震計を通して地震観測に従事した者は、今「高齢者」と呼ばれるようになった団塊世代が最後。寂しいことではあるが、これも時の流れのひとつの区切りであろうか…
 さらばウィーヘルト地震計!

                                                 文責 & 写真 : 宮内 秀

プルーム・テクトニクスと地震波解析

 地球科学を大きく前進させた日本発の理論『プルーム・テクトニクス』、および地震波の解析について、紹介します。この理論は、地球内部における地震波の伝播の違いを精密に測定する「コンピュータ・トモグラフィー(地震波解析)」技法の進展によって得られたもので、日本人によるオリジナルな研究の成果です。

 プルームは間欠的に起こるマントル対流を意味し、テクトニクスは地球の構造運動を表すモデルです。プルーム・テクトニクスは、プレート・テクトニクスを含むマントル対流を表すモデルで、現状では、最も多くのことを説明可能なモデルです。 


 プレートの境界は圧縮場なので、境界面に逆断層が発生します。

 海溝より海側では、沈み込む海洋プレート=スラブのうち、浅い層は引張場なので正断層、 深い層は曲げによる圧縮場なので逆断層が発生します。
 海溝より陸側では、スラブは陸側プレートの深部に沈み込んで行きます。スラブの下部は、圧縮場となって逆断層が発生します。それより上部のスラブでは、 プレートの重みで海洋プレートが引きちぎられるような力が加わると、正断層が発生します。
 陸側の深部に沈み込んだスラブは、スラブ内の間隙水圧の上昇により、脱水反応が起きます。冷たい間隙水がプレート境界の滑り面デコルマ面などを通って湧出すると、地滑りが発生しやすくなります。また、この水が陸側のマントルの一部を溶かしてマグマを発生させます。
 
 沈み込んだスラブは、陸側のマントルよりも低温な含水層です。スラブの主成分である低温の玄武岩は、低温では相転移【注4】しにくいため、密度が小さいままマントル遷移層【注1】に浮かぶように、一旦滞留します。
 この滞留するスラブ=スタグナント・スラブ(またはメガリス)は、日本列島の地下にもあり、マントル不連続面【注2】の直ぐ上に、長さ2,000km 以上に亘って横たわる冷たい構造です。
  下図は、『
スタグナントスラブを知り、マントル対流の新シナリオをつくる』 深尾 良夫氏( 海洋研究開発機構・地球内部ダイナミクス領域・領域研究代表者)より引用。
 
StagnantSlab_Fukao 一方、スラブ内の橄欖岩は、相転移【注4】が進み、玄武岩の「浮き」に対抗する「錘」の役をします。
 時間が経つと、冷たかった玄武岩も陸側のマントルで温められて、相転移が進み、「錘」に変わります。
 一定時間が経過すると、「浮き」と「錘」のバランスが崩れ、マントル遷移層【注1】に滞留していたスラブは、下部マントルへと崩落して行きます。
 この
下部マントルへと下降するマントルの流れを、コールド・プルームと呼びます。コールド・プルームは、 密度が大きくなったために、下部マントルの底=D”層【注3】まで達して堆積します。

  コールド・プルームが、マントル最深部のD”層まで達して外核を冷やすと、その反動で、流体である外核の活動が盛んになり、 D”層の別の場所が暖められて、ホット・プルームの上昇が起きる、と考えられています。

  ホット・プルームは、マントル物質(橄欖岩)が細い管のような状態で上昇してゆく流れです。上昇流の最上部は、キノコのような形状をしており、巨大なキノコの傘の部分に、温かいマントル物質が溜ります。そこから、枝分かれしたマントル物質が上昇します。
 
 
マントル物質の流れが直線的な割れ目に入っていけば、中央海嶺になります。キノコからそのままマントル物質が上昇すれば、活動域が最大1000kmに達するような超巨大火山を形成します。海嶺も巨大火山も、「南太平洋スーパー・プルーム」のように、巨大なマントル溜りがあるため、活動期間は1000万年から数億年に及ぶこともあります。

 現在の地球上で、 ホット・プルームが上昇しているのは、ハワイやアイスランドなどのホット・スポットです。巨大なスーパー・プルームの上昇は、過去には超大陸の分裂を惹き起こしたり、大量のガスを放出して気候変動の原因になったこともありました。

 ホット・プルームは、10億年前の海洋プレートに由来するという説もあります。この説の場合、沈み込んだ海洋プレートが、コールド・プルームとして下降し、D’’層として長らくマントルの底にあったものが、10億年の時を経て、地表に戻ってきたことになります。

 また、  コールド・プルームとホット・プルームの上昇は、約1億年周期で起きるのではないか、という説もあります。1 億年ほど前(白亜紀前期)には、数千万年に亘って全く、地磁気逆転がありませんでした。この時代、プレートの移動が早く、火山活動が活発で、地球は非常に温暖な気候でした。この時代に、スーパー・プルームの上昇があったのではないかと推測されています。

 【注1】マントル遷移層は、地震波速度が深さと共に急増する場所で、上部マントルと下部マントルの境界に位置し、深さ 410km~660km にあります。
 【注2】マントル不連続面は、マントル遷移層【注1】の最下部の深さ 670km にあり、20万気圧、1400℃です
 【注3D”(ディー・ダブル・プライム)層=コア・マントル境界は、下部マントルと外核の境界に位置し、深さ2700km にあります。ここは、下降してきた海洋スラブの溜まり場です。
 【注4】相転移は、水(液相)⇔氷(固相)水蒸気(気相)のような、物質の性質の外的要因による変化を指します。マントル不連続面【注2】までの上部マントルの構成物質は、深さ 410km、520km の境界を移動する毎に、オリビン(α相)変形スピネル相(β相)スピネル(γ相相転移し、結晶構造が変化、密度も変化します。
  
 上部マントルの主成分であるペリドタイト(橄欖岩、(SiO2 , MgO, FeO)より成る)は、オリビン(橄欖石)が主体ですが、水と高圧の関与により、オリビン( (Mg,  Fe)2 SiO)⇒スピネル( (Mg, Fe) Al2O)の相転移 【注4】 が生じます。
 オリビンからはペリドットと呼ばれる黄緑色の宝石、スピネルは赤・青・紫・ピンクの宝石を産出します。
 

黒生漁港沖21.8km、深度10km、M6.1

JishinIdoKeidoEd0314 昨夜9時5分の地震は、震源地の直近である銚子の黒生漁港沖21.8km、深度10km、M6.1で、銚子市と神栖市が震度5強、旭市と日立市が震度5弱でした。左のGoogle地図を見ると、震源が、如何に銚子に近いかが分かります。
 ドンと突き上げるような縦揺れで、千葉県内で、死者1、負傷者1を記録しています。銚子市内では、建物損壊5件、ブロック塀や石塀の倒壊が3件確認された他、東小川町の市道で、長さ約10mに亘り、液状化が確認されたということです。最近は、液状化を避けるため、銚子市内でも、人々が硬い地盤を求めて移動しているというローカル情報もあります。

JishinMapEd031400-151550 右図は、気象庁の『最新の地震活動状況(速報)』の「3/14 00:00~3/15 15:50」です。昨日、今日と、太平洋側に、如何に地震が多発しているかが分かります。この図では、は最新1時間に発生した地震、は情報発表した地震を示します。左図をダブルクリックすると、各地のマグニチュードと震源の深度について詳細が分かります。図内の左端の数字は緯度を表します。

 昼12:00 の YomiuriOnline は、以下のように報じました:
「14日に起きた三陸沖、千葉県東方沖の地震は、太平洋プレート(岩板)とその上の陸側のプレートの内部で、地盤に力が加わって断層がずれたものとみられる。
 東日本大震災でそれまで押し合っていた二つのプレートの境界が破壊され、力のかかり方が変わった影響とも考えられ、さらに大きな地震が起きる可能性もある。」

 今日のNHKのWeb特集を、以下に抜粋します:
「専門家や気象庁は、巨大地震から日数が経過するなか、震源域の近くでは地震が減少しているのに対し、震源域からやや離れている福島県や茨城県の沿岸や内陸、そして今回地震が起きた千葉県東方沖では、活動が活発になっていると説明しています。今後も、今回のような規模の地震が起きるおそれがあり、注意が必要です。」
「マグニチュード9.0という巨大地震によって、日本列島の力のバランスは大きく変わっています。余震や周辺地域の地震には引き続き、十分注意が必要です。」

千葉東方沖~茨城沖~福島沖

 2月28日~3月1日にかけて、千葉県東方沖茨城県沖福島県沖にかけての太平洋の海底で、4回連続して、震度5弱~震度4の地震が発生しました。特に、今朝7時半頃の地震では、茨城県東海村で震度5弱を記録したため、東海村の「東海第二原子力発電所」と「核燃料加工工場」への影響が心配されて、ニュースでもそのことが報じられました。

 茨城県沖では、3月1日に震度5弱が、2月28日と2月8日と1月28日の3回、震度4が起きています。その前の同規模の地震が昨年の9月15日と13日の2回なので、今回は昨年の「3.11」の余震には見えません。
 また、千葉県東方沖では、昨年4月の21日と12日に震度5弱が起きて以来、今年2月29日まで震度4以上がなかったため、これも「3.11」の余震とは思えません。2月29日のマグニチュード5.8は、1月1日鳥島近海7.0、2月14日茨城県沖6.2に次ぐ、今年に入って3番目の規模です。

 
 HamadoriWarEd2一方、福島県沖では今年、2月29日の震度4の前は、1月23日の震度5弱、1月12日の震度4が起きています。昨年、福島県沖では、震度5強が9月29日と7月31日と3月11日の3回あり、震度5弱は6回、震度4は 41 回起きています。昨年2月10日~今年2月28日のトータルでは、ここが日本一の「地震の巣」になっています。 因みに、昨年3月12日~8月5日までは、福島県浜通りが日本一でした。昨年4月11日には「井戸沢断層」が動いて、福島県浜通りでM7.1、震度6弱を記録しています。YorunomoriEdTower27
 この福島県浜通りでは、三陸沖を震源とする
「3.11」の本震で震度6強を観測しました(左上写真)。この直後に、東京電力の「新福島変電所」と結んで「福島第一原子力発電所」へ6万6千Vの「交流電源」を供給していた、唯一の鉄塔である「夜の森(ヨノモリ)2号線の27号鉄塔」が倒壊しました。
 これが、その後の「代替電源」の枯渇⇒「冷温停止」失敗の問題に繋がって行きました。
 右上のGoogle航空写真をダブルクリックすると、在りし日の鉄塔(発電所西側の津波が及ばない高所に立地)が見えます。


 東北日本と西南日本を分ける「棚倉構造線」の北側には幾つかの活断層が知られています。上述の「井戸沢断層」とよく似た地下構造を持つとされる「双葉断層」は、上記の発電所に近い山際を、ほぼ南北に、福島県いわき市から宮城県岩沼市まで、「阿武隈帯」と「南部北上帯」を区切る「畑川構造線」のすぐ北側に、約100km連続しています。政府の地震調査委員会の昨年6月9日の発表によると、この断層が動いた場合の「地震規模はM6.8~7.5程度。M6.9の地震で、福島県沿岸部で震度6強以上の揺れが想定される」そうです。

 上述の夜の森線No.27鉄塔の立地点の崩壊状況は、東京電力提供の以下の資料内の写真で分かります: http://www.tepco.co.jp/cc/press/betu11_j/images/110516j.pdf。
 また、『東京電力(株)福島第一原子力発電所構内の夜の森線No.27鉄塔近傍の盛土の崩壊原因に関する報告及び原子力発電所等の外部電源信頼性確保に係る追加報告(送電鉄塔(電源線)の基礎の安定性評価等について)』は、経産省の原子力安全・保安院が東京電力から受理した報告書で読めます: http://www.meti.go.jp/press/2011/02/20120217009/20120217009.html。
 この資料は、今年2月17日のNewsReleaseです。目を通せば、それなりのことが分かるようになっています。

 日本は、地球の0.3%の表面積ながら、世界中の10%に及ぶ地震が起きている国です。その日本に、世界の13%の原子力発電所が密集しています。地震と原子力発電所が密集すれば、今後も、「3.11」を上回る事態が発生しても、不思議ではありません。

 もうじき「3.11」から1年になります。海溝型やトラフ(舟状海盆)型の巨大地震について、予知する(後付け解説ではなく)ためには何が足りないのでしょうか?
 このところ頻発する、太平洋側の沖合を震源とする地震について、公式の解説が得られない中、太平洋沿岸に棲む人々にとっては、不安を拭い切れない日々が続きます。 

元日からナイフル

 明けまして、おめでとうございます。今年も、「銚子ジオパーク推進市民の会」をよろしく、お願いします。
 元日は重い曇り空で、6時46分の初日の出も、雲間からの暁光のみで日輪は見えず、「日出づるまち銚子」を、撮影のために訪れた人々も、少し残念そうでした。

 驚いたのは昼過ぎの地震。国立競技場のFC東京X京都サンガの観戦でマッタリしていたところへ、突然ミシミシ。緩い揺れが案外長く続き、震源地では大きな地震ではないかと想像しました。気象庁によると:
 「1日午後2時28分ごろ、関東と東北の広い範囲で震度4の地震があった。震源地は鳥島近海北で、震源の深さは約370キロ。地震の規模はマグニチュード(M)7.0と推定される。」
 千葉県では、震度4が千葉中央区・市原市・鴨川市・印西市・いすみ市、それ以外の千葉県全域で震度3を記録しました。岩手から神奈川までの沿岸部だけでなく、福島・茨城・栃木・埼玉・新潟・山梨・長野までの内陸を含め、東日本の広域で震度3~4を記録した地震でした。

 
 ShinkaiTansaChikyu 東京の南約600kmの鳥島(東京都八丈支庁)近海が震源地でさえこの揺れですから、もし、房総沖が震源地だったら…と思うと、ぞっとします。「東北地方太平洋沖地震」の深さ約24kmに比べると、深さ約370kmというのは、随分と深い震源です。上部マントルの半ば辺りでしょうか?
 地球深部探査船「ちきゅう」(右写真)にも、最近の太平洋の海底の調査結果などを発表して、地震予知に役立ててほしいものです。
 因みに「なゐふる(ナイフル)」は地震の古語。「なゐ」は大地、「ふる」は震動するの意。 
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