講義ノート 地震あれこれーその1
地震が起きたとき、気象庁から流される情報は一般的には以下のようなものです
例(http://www.jma.go.jp/jp/quake/20140916123315393-161228.html)
地震情報(震源・震度に関する情報)
平成26年9月16日12時33分 気象庁発表
きょう16日12時28分ころ地震がありました。
震源地は、茨城県南部(北緯36.1度、東経139.9度)で、
震源の深さは約50km、地震の規模(マグニチュード)は5.6と推定されます。
[震度3以上が観測された地域]
ここで伝えられているものは
発生時刻
発生場所
マグニチュード
各地の震度
津波の危険性
地震の大きさとは?(宇津徳治『地震学』より)
震度とは?
気象庁で決めている。(世界はマグニチュードで発表することが多い)
気象庁の震度階概要
一般に発表されるのはこれ。現在は震度計のデータから算出される。
簡単に言ってしまうと地震の三成分のベクトル和から、ある基準を設けて計算される加速度aをもとに計算震度 I = 2 log a + 0.94 で求められる。
ひとつの地震に対して、場所によって違う。
震度とマグニチュードはどう違うのか?
震度は、ある場所での地震による揺れの強さをあらわし、マグニチュードは地震そのものの大きさをあらわす。
これは電球の明るさと周りの明るさとの関係によく似ている。
電球の明るさをあらわす値がマグニチュード、電球から離れたある場所の明るさが震度に相当する。
つまりマグニチュードが大きくても(電球が明るくても)震源から遠いところでは震度は小さく(暗く)なる。
(気象庁ホームページ:Q&Aより)
地震の大小の程度を表す数値をマグニチュード(earthquake magnitude)
マグニチュードの簡単な解説
地震動の強弱の程度を表す数値を震度(seismic intensity)
気象庁震度階解説
世界は地震のエネルギーをもとにしたマグニチュードが主流
日本では揺れによる被害に直結する震度が中心
地震情報などにより発表される震度階級は、観測点における揺れの強さの程度を数値化した計測震度から換算される。
震度3以上で地震速報が出る(地震がありました)。
震度4以上で鉄道が緊急停止する。
震度7から上はない(どんなに揺れが激しく、また被害が大きくても全て震度7)。
地震(earthquake)とは?
(http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/KOHO/KOHO/backnumber/22/22-5.htmlより)
地震は地下の岩盤に蓄えられた歪みエネルギーの一部が断層という「ずれ破壊」に よって急激に波動エネルギーに変わる現象。
岩盤がある範囲にわたって破壊される。
- 地下の岩盤に力がかかる
↓
- 地中にひずみがたまる
↓
- ある点から境界面(断層面という)がずれ始める
↓
- 断層面が大きくずれる→ひずみが解消される
地面が地震波で揺れる
地震波の発生に関わった断層のことをとくに震源断層と呼ぶ。
地震の規模が大きく、かつ震源が浅いときには、この 断層の一部が地表に達することがある。これが地表地震断層。単に地震断層と呼ぶこともある。
しかし、たとえ地表に現れなくても、地震が地下の断層に よって引き起こされていることが地震波の特徴からわかる。
断層運動に伴って地震波(seismic wave)が発生
岩盤が破壊されると振動が起き、波が出る。
波は地面を伝わって広がる。
地震波には、内部を伝わる実体波と表面を伝わる表面波などがある。
岩盤は破壊された線に沿って大きくずれる。
震源は破壊の始まる点を指す。
図の出所不明:ごめんなさい。
なぜひずみがたまるのか?
プレートがそれぞれゆっくりと、違う方向へ動くので境界周辺はひずみがたまる
http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/KOHO/KOHO/backnumber/14/14-1.htmlより
世界の陸地の0.3%未満である日本周辺で世界の地震の10%が起きている
多くの大きな地震はプレート境界で起きている(2011年3月に起きた地震M3以上;気象庁一元化震源を使用)
日本周辺2009年4月の地震
地震のタイプ(防災科研基礎講座より)
おおきく分けて
海溝型地震 | 内陸型地震 |
右横ずれと左横ずれ
自分が断層面に立って向かい側が右へずれていれば右横ずれ、左へずれていれば左横ずれ断層になる。 | |
左横ずれ | 右横ずれ |
沈み込み帯でおきていること
ほかには
とくにどれが本震という区別もなく、似たような大きさの地震が、ある期間に比較的せまい地域で集中的に発生する現象を、群発地震と呼ぶ。
日本周辺では小規模な群発地震が火山地帯の近傍によく起きる。
大抵の場合,震源は浅く,小さな地震が連続的に大量発生するが、中にはM5級程度の地震が混じることがある。
用語について
地震:ひずみが解放される現象全体
地震動:地面が揺れること
地震波:地面を伝わる波のこと
地震が発生すると,そのエネルギーは地震波となって地中から地表に伝わる。その結果地面が揺れる。地面の揺れを地震動という。
震央→震源の真上の地上の点
震源→破壊が最初に発生した点
観測点:地震計が地震波をキャッチした場所
震源距離:震源から観測点までの距離
震央距離:震央から観測点までの距離
地震波にはいろいろある(ここでは初心者の理解の範囲で)
実体波
P波(波の進行方向と同じ向きに振動する縦波:(primary))
S波(波の進行方向と直角の向きに振動する横波:(secondary))
地殻を伝わる速度の大体の目安は、P波は6-8km/s、S波は3-5km/sである。
P波は固体も液体も通過するがS波は固体のみに伝わる。
表面波
ラブ波
レイリー波
表面波 上がラブ波、下がレイリー波:京都大学理学部久家慶子氏のページ
http://www-seis1.kugi.kyoto-u.ac.jp/visual/grams/index2.html(現在つながりません)
遠い地震ではガタガタ(P波)に続くグラグラ(S波)のあとに、ユラユラというゆれを感じることがある。
これは、表面波という波が届いたことを示す。表面波は文字通り物質の表面(近く)のみを伝わる波である。
だから、地球内部のあらゆる方向に伝わっていくP波・S波は、震源からの距離とともに大きく減衰していくが
(おおざっぱにいって震源からの距離の2乗に反比例して弱くなる)、表面波は地球の表面(近く)しか伝わらないので、
震源からの距離が大きくなってもあまり減衰しない(震源からの距離に反比例して弱くなる)。
このため、震源から遠い地震では表面波が目立つようになる。
逆に、グラグラやガタガタの波よりも、ユラユラの波の方を強く感じたならば、震源が遠い地震であると判断できる。
P波とS波は伝わる速度が違うので到達時間がずれる。
地震が起きたとき,まずP波が到達して小さな揺れ(初期微動)をもたらし,その後にS波が到達して大きな揺れ(主要動)をもたらす。
このP波が到達してから,S波が到達するまでの時間を,初期微動継続時間またはP-S時間という。
P-S時間はP波とS波の速度の差から発生するので,震源からの距離が遠くなるにつれて長くなる。
Vp=sqrt((λ+2μ)/ρ), Vs=sqrt(μ/ρ)
λ,μ:ラメの定数(弾性体のパラメーター),ρ:密度
必ずVp>Vsとなる。
地震の規模を示すマグニチュードは,破壊の広がり具合に直接関係する
マグニチュードの概略
マグニチュードによる地震断層面の大きさの違いを見るため,地図上に各マグニチュードの地震の典型的な姿を重ね合わせて示した
http://www.hinet.bosai.go.jp/about_earthquake/PNG/fig2.4.png
マグニチュードと発生頻度の関係
log n(M) = a - bM
マグニチュードがMのときの地震の数をn(M)で表す。傾きを表すbを「b値」と言い、統計期間や地域により若干異なるものの、0.9~1.0前後となる。
Mが1だけ小さくなると地震の発生数は8~10倍に増える。
日本周辺での地震の発生頻度(防災科研 基礎講座)
本震の後には余震が続く
余震には大小さまざまなものが混じるが,そのうちの最大のものでも,本震よりはMが1以上小さいことが普通。
本震の直後には大量の余震が発生するものの,時間の経過につれて余震の発生頻度は急激に低くなることが知られている。
1995年兵庫県南部地震の余震活動.
(左)地震後3ヶ月半の日別余震回数,(右)地震発生から3年間の余震発生率の推移
豆知識:地震発生時における列車の停止、運転規制に係る実施基準の代表的な例
強い地震(震度4以上)を計測したときは、指令は全列車を一旦停止させる。
震度4の場合、指令の指示により55km/h 以下で次駅又は先行列車が停止していた位置まで注意運転し、安全が確認できれば通常の速度で運転する。
震度5弱の場合、指令の指示により25km/h 以下で次駅又は先行列車が停止していた位置まで注意運転し、安全が確認できれば通常の速度で運転する。
震度5強以上の場合、保守係員が要注意箇所について点検を行い、安全が確認できるまで運転を中止する。