Transcript 1回目

第１回 地震の発生
１－１ 地震と断層
１－２ プレートテクトニクスと地震
１－３ 日本列島周辺の地震
１－４ 地域の活動度
１－５ 主な被害地震と教訓
参考書
１－１ 地震と断層
（１）断層
• 岩盤の物理的特徴：力を加えれば変形し
（歪み），限度を超えるとせん断破壊する
• 地震とは：断層間の岩盤の歪が限度を超え，
せん断破壊してずれ，エネルギを放出する
• 地震動とは：断層のせん断破壊による衝撃
が地震波として四方八方に伝わる
地震の震源・震央と断層
：地震でずれた断層
阪神大震災の地表地震断層
淡路島の北淡町
断層のタイプ
＜縦ずれ断層＞
地震でのずれが上下方向に発生したもの
• 逆断層：両側が近づく方向の縦ずれ断層
• 正断層：両側が遠ざかる方向の縦ずれ断層
＜横ずれ断層＞
地震でのずれが水平方向に発生したもの
• 右横ずれ断層：向かって右側にずれた断層
• 左横ずれ断層：向かって左側にずれた断層
断層のタイプ
（２）断層モデル
• 断層モデル：地震での断層運動を単純化
• 断層パラメータ：９つ
長さ：Ｌ と 幅： Ｗ (km) ，平均変位：Ｄ0 (m)
傾斜角：δ, 走向：φ, 食い違い方向：λ°
岩盤のせん断弾性係数：μ (kN/m2)
断層の破壊伝播速度： Ｖr≒3.0 (km/s)
立ち上がり時間：τ(s）
逆断層・左横ずれ型の断層パラメータ
断層の上面
マグニチュード（Ｍ）：地震規模の尺度
• 気象庁マグニチュード（Ｍ j）：
震源からある距離での特定地震計で記録され
た振幅の常用対数
• モーメントマグニチュード（Ｍw）：
物理的意味が明快な地震モーメントから算定
Log Ｍ0 = 1.5 Ｍw + 16.1
• 地震モーメント（Ｍ0）：
岩盤のせん断弾性係数×変位量×断層面積
Ｍ0 = μ × D0 × L × W (dyn・cm)
2011年東北地方太平洋沖地震の断層モデル
φ=195-180=15°
λ=13°低角逆断層
最大変位
Ｄmax：２３ｍ
平均変位
Ｄ0：12ｍ
2011年東北地方太平洋沖地震の
モーメントマグニチュードの算定
• 地震モーメント：Mo ←地震によるエネルギー
Mo = μ×D×L×W = 3.86 ×1029 (dyn・cm)
11
μ：岩石のせん断弾性定数：3×10 (dyn/cm2)
D：平均すべり量：12×102 (cm)
5
5
L，W：長さと幅：510×10 (cm) ， 210×10 (cm)
• モーメントマグニチュード： Mw
Mw =（ log10 Mo －１６．１ ）／１．５
= ９．０
震度：地域の地震動の強さの尺度
• 気象庁震度：1996年以後の震度は，計測震
度計により加速度記録から自動的に算定
• 計測震度の算定法：
加速度波形（60秒）を1／√fのフィルターをか
けて，0.3秒間以上継続する値（a）を求めて，
I = 2×log10 a + 0.94
で求める
• 1996年気象庁震度階：震度５と６を強・弱に
細分化して，10段階になった
最大加速度・速度の距離減衰特性
2011年東北地方太平洋沖地震の例
１０００
ガル
５０
カイン
山間地での震度の算定例
k-net MYG003 東和 の（元の）地震波形
最大：５８０ ガル
600
加速度(cm/s/s)
400
200
0
-200
-400
-600
0
10
20
30
40
50
時 刻 (s)
60
ローパス・フィルターで約１／４に
k-net MYG003 東和 のフィルター後の地震波形
１３０ ガル
０．３秒以上継続する値を見つける
600
加速度(cm/s/s)
400
200
0
-200
-400
-600
0
10
20
30
40
50
時 刻 (s)
60
震度 I ＝ 2 × log10 １３０ + 0.94 ＝ ５．２ → 震度５強（被害小）
平野内での震度の算定例
最大：１０００ ガル以上
k-net MYG013 仙台 の（元の）地震波形
1000
800
加速度(cm/s/s)
600
400
200
0
-200
-400
-600
-800
-1000
0
10
20
30
40
50
時 刻 (s)
60
ローパス・フィルターで約１／２に
k-net MYG013 仙台 のフィルター後の地震波形
４５０ ガル
1000
800
０．３秒以上継続する値を見つける
600
加速度(cm/s/s)
400
200
0
-200
-400
-600
-800
-1000
0
10
20
30
40
50
時 刻 (s)
60
震度 I ＝ 2 × log10 ４５０ + 0.94 ＝ ６．２ → 震度６強（被害大）
震度と古い木造住宅の全壊率
100％
５．２
６．２
0％
５
５強
６弱
６
６強
７
７
（３）断層の破壊と地震動
• 断層の破壊現象≒せん断食い違い理論：
直交する２つの偶力に近似できる←双偶力
• 断層の食い違いで生ずるせん断波：断層面
の平行方向と直交方向に発生
• 断層の食い違いで生ずる P 波の初動：
断層面の45°方向に押しと引きに分離
・地震波の距離減衰：
震源域からの距離に揺れの強さが減少
断層の食い違いと双偶力
初動が引き
初動が押し
断層の食い違いによる波動方向
初動が引き
初動が押し
• 断層破壊のドップラー効果：断層破壊が進行
する側で振幅が大きくなり周期が短くなる
• 地震規模と断層長さ（Ｌ）：Ｍ８で約100km，
Ｍ７で約30km，Ｍ６で約10km
• 地震規模と地震波の周期：地震規模が大きい
と長周期成分が優勢になり長くなる
• アスペリティ：震源断層の中の固着域で，地震
の際に大きな破壊エネルギーを放出する
阪神大震災のアスペリティ分布
震央
兵庫県南部地震の波形の軌跡
ドップラー効果と
アスペリティで大きくなる
震央
東日本大震災のドップラー効果
大船渡 震度 4.3
岩沼 震度 6.0
飯館 震度 5.4
岩手県の震度より
茨城県の方が大きい
大子 震度 5.6
１－２ プレートテクトニクスと地震
（１） プレートの運動
• 大陸移動説（1912年Wegener）：
約2億年前まで大陸は一つであり，分裂して移
動したため現在の大陸になったという説
• プレートテクトニクス
（1967年McKenzie & Parker）：
マントルの対流によりプレートは移動して海嶺
や海溝ができるという説
・ 地球の内部構成：核（半径約3,500km） ，マン
トル（厚さ約2,900km） ，プレート（約100km）
地球の内部構造
地球の内部と外核の対流
大陸移動説（ウェゲナー1912
年）
プレートテクトニクス理論
（1967年 McKenzie & Parker）
火山帯
海溝
海嶺
海溝
プレート
境界地震
世界のプレート分布
(震源が浅く) 規模の大きな地震分布
世界の新期造山帯（地震帯）
マントル対流とプレートの運動・衝突
溶融鉄
鉄
溶融鉄
マントル
・プレートの構成：リソスフェア（マントル上部が冷
えて固まった層）＋アセノスフェア（軟らかい層）
• マントル：地球深部では固体だが表面近くの低
圧力下では液体，冷えると固まる（リソスフェア）
• プルーム：核からマントルが上昇している部分
• 海溝：海のプレートが大陸プレートと衝突して，
屈曲して下降している場所
• 海嶺（海膨）：海洋プレートが移動した場所で，
受動的にマントルが湧き出すところ
• ホットスポット：プルームの上昇により高温のマ
ントルが湧き出すところ
プレートの運動
リソスフェア
アセノスフェア
マントル
ホットスポット
プルーム
海溝
海嶺
プルーム
（２）日本列島周辺のプレート
• 太平洋プレート：東太平洋海膨で生まれ年間
約9cmの速さで西北西に移動している
• フィリピン海プレート：
年間約4.5cmの速さで北西に移動している
• ユーラシアプレート：
日本列島の南側の陸のプレート
年間約1cmの速さで東南東に移動している
• 北米プレート：日本列島の北側の陸のプレート
糸魚川―静岡構造線で接している
日本周辺のプレートの動き
プレートの動きと地震のタイプ
リソスフェア
アセノスフェア
１－３ 日本列島周辺の地震
（１） 海の地震
• プレート境界地震：海溝沿いにプレート
の衝突に伴う圧縮力で起きる地震
• プレート内の地震：海溝で沈み込んでい
る海のプレートの内部で起きる地震
日本列島周辺の被害地震の震源域
日本列島周辺の過去１０年間の震源域
出典：防災白書
日本列島の
地体構造
限界地震の
規模
Ｍ9.0の地震が
2011年に発生
Ｍ9.1に修正
（2012年）
南海トラフの巨大地震の断層域
内閣府
2012年
防災白書
大規模地震対策地域
2010年
・十勝沖地震の発生周期（北海道）：
Ｍ８級は50～80年（1952年,2003年）
・宮城県沖地震の発生周期（東北）：
Ｍ７.5級は30～80年（1897年,1978年）
・関東地震の発生周期：
220～415年（878年,1293年,1703年,1923年）
・東海地震と南海地震の発生周期：
90～147年（1605年,1707年,1854年,1944・46年）
・東海地震の発生：1944年東南海地震では破壊し
なかったが，歴史上単独での発生はない
十勝沖・宮城県沖地震の震度分布
防災白書
2010年
十勝沖・宮城県沖地震の津波高さ
防災白書
2010年
東海・南海地震の繰り返し
M 8.6
東海・南海・関東地震の繰り返し
宝永 Ｍ８．６
安政 Ｍ８．４
昭和 Ｍ７．９
南海トラフでの巨大地震の時間予測
モデル
宝永
Ｍ ８．６
安政
Ｍ ８．４
昭和
Ｍ ７．９
大きな地震の後は次の
地震までの間隔が長い
東南海・南海連動地震の震度分布
防災白書
2010年
東南海・南海連動地震の震度分布
内閣府
2012年
東南海・南海連動地震の津波高さ
防災白書
2010年
東南海・南海連動地震の津波高さ
内閣府
2012年
東南海・
南海地震の
防災戦略
出典：防災白書
（２） 陸の地震
• 内陸型地震：陸の活断層で発生する浅い地震。
逆断層型で横ずれを伴うものが多い
• 活断層：約170万年前から繰返し活動していて，
将来また活動すると考えられる断層
• 活断層の確実度：
Ⅰ（地表地震断層が明確にある）Ⅱ，Ⅲに分類
• 活断層の活動度の年平均変位：Ａ級：1～
10mm,Ｂ級：0.1～1mm,Ｃ級：0.1mm以下）
• 地震断層の分岐形態：破壊の終端では断層が
枝分かれする→震源の位置が分かる
明治以後の活断層による主な内陸地震
過去の地震の断層調査
地層断面図と過去の地震断層
過去の地震断層の跡
内陸型地震の断層調査結果
内陸地震の要注意断層
（１）中央構造線
（２）有馬・高槻・六甲断層帯
（３）阿寺断層
（４）伊那谷断層
（５）糸魚川・静岡構造線
（６）富士川河口断層帯
（７）神縄・国府津・松田断層帯
（８）柳ヶ瀬・鈴鹿断層帯
（９）西関東断層帯
（10）信濃川断層帯
（11）秋田・庄内断層帯
地震断層の分岐とセグメンテーション
１－４ 地域の活動度
（１） 関東地方
・ 元禄地震（1703年）:Ｍ7.9-8.4，
小田原で死者約2300人，
千葉では津波で死者6500人
• 安政江戸地震（1855年）：Ｍ7.0
荒川河口付近で発生，死者約1万人
東京東部などで震度６相当の揺れ
• 関東地震（1923年）：Ｍ7.9
相模トラフ沿いが震源域，死者約10万人
相模湾沿岸地域では震度７相当の揺れ
（２） 関西地方
• 慶長伏見地震（1596年）：
有馬-高槻断層と六甲・淡路島断層
京都と大阪で被害
• 1662年の地震：
三方・花折断層
• 兵庫県南部地震（1995年）：
野島断層と六甲・淡路島断層
（３） 東海地方
• 天正地震（1586年）：
養老―桑名―四日市断層
庄川断層と阿寺断層も？
• 濃尾地震（1891年）：
根尾谷断層を含む濃尾断層帯
震源域近くで震度７相当
• 三河地震（1945年）：
深溝断層，東南海地震の約１ヶ月後
１－５ 主な被害地震と教訓
（１） 明治以降の日本の被害地震
• 内陸型地震：地震規模は小さくても震源が近
いため被害が甚大
• 海洋型地震：Ｍ８クラスが多く，津波を伴って
広域に被害を与えている
• 福井地震（1948年）～兵庫県南部地震（1995）
：約50年間，国内では顕著な被害地震は無し
（２） 明治以降の海外の被害地震
• 建物の耐震化や津波意識が低い地域：
地震の規模や震度が小さくても，構造物に
甚大な被害が発生し，死者が増大する
• 唐山地震（1976年）：中国河北省，M7.9
死者242,000人と発表
• トルコ・コジャエリ地震（1999年）：トルコ北西部
M7.4，広域で液状化が発生，死者17,000人以上
・スマトラ沖地震（2004年） ：
インドネシア スマトラ島北西部，Ｍ9.0
海洋型地震，死者22万人以上（津波による）
・パキスタン地震（2005年）：
北東部カシミール地方，Ｍ7.6，死者約10万人
・四川大地震（2008年）：
中国四川省，Ｍ8.0，死者約87,000人
・ハイチ地震（2010年）：
ハイチ首都付近，Ｍ7.0，死者22万人以上