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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.
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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
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
（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) μ：岩石のせん断弾性定数：3×1011 (dyn/cm2) D：平均すべり量：12×102 (cm) L，W：長さと幅：510×105 (cm) ，210×105 (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 最大：５８０ ガル ローパス・フィルターで約１／４に １３０ ガル ０．３秒以上継続する値を見つける 震度I ＝ 2 × log10１３０+ 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 ローパス・フィルターで約１／２に ４５０ ガル ０．３秒以上継続する値を見つける 震度I ＝ 2 × log10４５０+ 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 強 ６ 弱 ６ 強 ７ ７ ５ ６
（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
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）
プレートテクトニクス理論（1967年 McKenzie & Parker） プレート 境界地震 火山帯 海嶺 海溝 海溝
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）・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 海嶺 海溝 プルーム 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
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 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 2010年 大規模地震対策地域
・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 大きな地震の後は次の 地震までの間隔が長い 安政 Ｍ ８．４ 昭和 Ｍ ７．９
