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地震と活断層について(4)内陸型地震(その2)

2021年11月24日

 プレート境界型地震も内陸型地震も、プレートの運動によって地殻にひずみが蓄積し限界を超えたときに、岩盤が断層面にそって破壊されて発生します。この破壊が繰り返し起こっている断層を【活断層】と呼びます。活断層の規定は研究者によって違いますが、「新編・日本の活断層」では、新生代第四紀(約258万年前~現在)に動いたとみられ、これからも活動する可能性のある断層を活断層と規定しています。

 内陸地震はプレート境界型地震と無関係に発生しているわけではなく、一定の関係をもって起きているようです。歴史的資料が多い西日本の記録から、南海トラフ大型地震と内陸地震には関連があり、内陸地震には活動期と静穏期があるらしく、現在は次の南海トラフ地震に向けた活動期にある、とみられています。しかし、この関係についてはまだよくわかっていないというのが現状です。

 内陸型地震の発生メカニズムは、相当に複雑だと考えられています。下図は、日本内陸部の活断層分布図です。これを見ると、日本は活断層だらけなのですが、その分布には偏りがあり、北海道・東北地方より、中部地方から近畿地方に多いことがわかります。特に伊勢湾-若狭湾-大阪湾を結ぶ近畿三角地帯と呼ばれる地域に集中しています。

 この地域には根尾谷断層や跡津川断層、養老―桑名―四日市断層帯など、活動度A級(1,000年に1~10mの変位を起こす活断層)の大関・横綱級の活断層が目白押しです。

 ところで、この地域には火山が分布していません。白山から鳥取県の三瓶山までの区域を火山の空白地帯と呼びますが、この区域が重なっていることは偶然ではありません。これはフィリピン海プレートが低角で沈み込んでいることと関係していると考えられています。つまり、沈み込んだプレートが部分融解する温度と圧力にならないためマグマが供給されず、地殻が比較的低温になっているということです。

火山に近い場所はマグマの貫入により地殻上部も比較的高温になります。高温の岩石は低温の岩石に比べてゆっくりと変形を起こすことができるため、地震のように一気にバリバリと壊れずに、ひずみを解消することができます。したがって、火山の空白域である近畿地方の地殻は低温で地震発生層が厚く、大きな内陸型地震を起こしやすいと考えられています。

 これ以外にも、地下深部のプレートの動き、プレートから供給される水の働きの違いなどにより、各地域での地震の特徴の違いが生まれているといわれています。まだまだ分かっていないことがたくさんありますが、それは何よりも、内陸地震の活動間隔の長さによっています。プレート境界型地震が数十年から数百年間隔で繰り返すのに比べ、内陸型地震は数千年から数万年間隔で発生します。はじめにとりあげた北伊豆地震も、再び活動するのは千数百年後と予想されています。また、まだ知られていない活断層もあるはずです。個々の活断層がどのような特徴をもって再び活動するのか私たちは知らないのです。

 補足になりますが、前回新潟県中越沖地震について、海底下にあっても内陸地震を起こす断層に分類される、と書きましたが、逆に内陸にあってもプレート境界型に分類される活断層があります。具体的には静岡県にある神縄―国府津―松田断層帯と富士川断層帯です。

 伊豆半島はフィリピン海プレート上にあり、この二つの断層帯は陸側プレートとフィリピン海プレートの境界です。神縄―国府津―松田断層帯は相模トラフの延長であり、富士川断層帯は駿河トラフ―南海トラフの延長に相当しています。それぞれのトラフでのプレート境界型地震が発生するときに(毎回ではないが)連動して活動すると考えられています。


地震と活断層について(3)内陸型地震(その1)

2021年11月05日

 吉村昭の小説「闇を裂く道」は、東海道本線の熱海-三島間を結ぶ丹那トンネルの工事を描いたものです。この中に昭和5年11月26日に発生した北伊豆地震によって、工事中の岩盤が断層で移動してしまった場面が描かれています。少し長くなりますが引用します。

そこには信じられぬ情景が見られた。

 切端の岩肌に接して鳥居状の支保工が組み立てられているが、意外なことに左右に立っていた二本の柱のうち、右側の柱が消えている。広田(※災害対応のために鉄道省本省から派遣された技士)たちはなぜそのようになっているのかわからず、呆気にとられて左側に立っている一本の柱を見つめた。

 立ちすくんでいた支保工長が、足をふみ出して柱に近づき、恐るおそる手をふれたが、不意に後ずさりし、広田たちに顔をむけた。目には驚きというより恐怖の色が濃く浮かんでいた。

「どうした」

 広田が彼の顔を見つめた。

「あの柱は右側にあったもので、それが左側に移っています。左側の柱は消えています」

 支保工長は、とぎれがちの声で言った。

「断層が動いたのだ」

(中略)

 岩肌が鏡のように滑らかになっているのは、粘土質の東西の地塊が断層線を境にして、お互いにこすりあいながら動いたからであった。岩肌には水平に条痕が幾筋も走っていて、地塊が水平に動いたことを示していた。

(吉村昭「闇を裂く道」文春文庫より)

       北伊豆地震発生直後の丹那トンネル切羽の写真

 北伊豆地震はちょうど掘削していたトンネルの切羽にあった丹那断層がずれ動いて発生した地震で、M7.3、死者・行方不明者272名の被害が出ています。また、トンネル工事中の作業員3名が死亡しています。地震後に地表に出現した断層を確認することはありますが、地下で断層の動きを確認できた極めてまれな事例と言えます。

 写真①は兵庫県南部地震で淡路島に出現した地震断層です。また②は、熊本地震で地表に現れた断層です。畑の作物や畔のずれによって断層の動きが明瞭にわかります。また①は左側(上盤側)が上がった逆断層、②が右横ずれ断層(断層線の前に立った時、向こう側が右にずれている断層)であることもよく理解できます。

        写真①淡路島に現れた野島断層

          写真② 熊本地震で地表に現れた断層

 これらは活断層の動きが目に見えてわかる地震の例ですが、すべてがこのように明瞭にわかるわけではありません。海底での動きは当然見えませんし、内陸地震でも地表に断層の動きが表れないものもたくさんあります。

 1995年の兵庫県南部地震(阪神大震災を起こした地震)以降の、気象庁が名称を定めた地震は以下のとおりです。

1.1995年 兵庫県南部地震 M7.3 最大震度7 死者6,437人

2.2000年 鳥取西部地震 M7.3 最大震度6強 負傷者182人

3.2001年 芸予地震 M6.7 最大震度6弱 死者2人 負傷者288人

4.2003年 十勝沖地震 M8.0 最大震度6弱 死者2名

5.2004年 新潟県中越地震 M6.7最大震度7 死者68人負傷者4805人

6.2007年 能登半島地震 M6.9 最大震度6強 死者1人 負傷者356人

7.2007年 新潟県中越沖地震 M6.8 最大震度6強 死者15人負傷者2346人

8.2008年 岩手・宮城内陸地震 M7.2 最大震度6強 死者23人負傷者426人

9.2011年 東日本太平洋沖地震 M9.0 最大震度7 死者21,959人

10.2016年 熊本地震 M7.3 最大震度7 死者273人 負傷者2809人

11.2018年 北海道胆振東部地震 M6.7 最大震度7 死者43人 負傷者782人

 このように気象庁が名前を定めた大きな被害があった地震は11回ありました。このうち2007年新潟中越沖地震は海底下が震源地ですが、海溝型ではなくプレート内の内陸地震に分類されています。プレート境界型の大地震は2011年東日本太平洋沖地震と2003年の十勝沖地震の2回のみで、あとはすべて内陸型地震です。また、マグニチュードはやはりプレート境界型が大きく、M9.0、M8.0とトップ2になっています。

 海溝付近で発生するプレート境界型地震と違って、内陸型地震(直下型地震)は陸側プレートの地殻内で発生します。過去日本で起きた最大の内陸型地震は、明治24年の濃尾地震でM8.0と推定されています。ところで地震のエネルギーを示すマグニチュード(M)は、1増えると31.6倍、2増えると約1,000倍になります。したがって、東日本太平洋地震に比べると、濃尾地震は約1/30、2016年の熊本地震はM7.0なので約1/1000となります。しかし内陸型地震は、エネルギーは小さくても、震源が近く、震度が大きくなるため、決して侮れません。

 また、内陸型地震のもう一つの特徴は、プレート境界型地震に比べ地震波の周期が短いということです。地震波の周期はマグニチュードが大きいほど長くなり、比較的ゆっくりとした揺れが長く続きます。低層の建物ほど短周期の地震波と共鳴しやすいため、内陸型地震では木造家屋の被害が大きくなります。東日本大震災では津波の被害が圧倒的に多く、建物の倒壊が意外なほど少なかったのはこの地震波の周期によると考えられます。一方、阪神大震災や熊本地震で家屋の倒壊による被害が大きかったのは、短周期の地震波が卓越したためでした。ただし、これらの被害の違いは地震波だけでなく、土地の地質構造にも影響されます。


地震と活断層について(2)プレート境界型地震

2021年10月20日

 地震がなぜ起きるのかについて、古来さまざまな説がありました。地下の大ナマズが暴れるという空想は別にしても、科学的に見えるような説として、地下の火山爆発説、石炭・石油の爆発的燃焼説、地下空洞の陥没、地下水が熱せられて生じた蒸気の圧力により岩石が破壊されるという説など、実に多くの説があったそうです。

 アメリカのリード博士は、1906年のサンフランシスコ地震(M8.3)で表れたサンアンドレアス断層のずれから「弾性反発説」を唱えました。また日本でも小藤文次郎博士が、1891年の濃尾地震(M8.0)の観察から「断層地震説」を出しています。これはどちらも、地震時に地表に現れる亀裂、ずれ、すなわち断層こそが地震の正体であるという主張でした。しかし当時はこの断層運動を引き起こす力が何かは不明のままでした。この疑問を解くためには「プレートテクトニクス理論」の登場を待たなければなりませんでした。

 今ではプレートの運動こそが地震の原因であることがわかっています。下図は世界で起きたマグニチュード5以上の地震の発生地点を示したものですが、赤点は見事にプレート収束帯(プレート同士がぶつかっている場所)に集中しています。そして、日本周辺にいかに地震が多いかがわかります。

 下の図は東北地方北部の断面で発生した地震の震源をプロットしたものです。震源がランダムにあるのではなく、ある一定のゾーンにあることがわかります。これを発見した日本の和達清夫(初代気象庁長官)とアメリカのヒューゴー・ベニオフにちなんで「和達・ベニオフゾーン」と呼びますが、このゾーンこそが沈み込んでいるプレートです。そして、プレートの沈み込みが地震を起こしていることを示しています。

 千島海溝および日本海溝の三陸沖から房総半島沖で発生するプレート境界型地震は太平洋プレートと陸側プレートの境界で発生します。また、相模トラフ、南海トラフから日向灘では、フィリピン海プレートと陸側プレートの境界で発生します。特に直近の発生が心配されている南海トラフでの地震は、日本の政治・文化の中心であった京都に近いため、古い時代からの記録が残っています。684年の白鳳地震は日本書紀に、またそれ以降も日本三代実録などに記録が残り、ほぼ同じ地域である一定程度の間隔で起きていることがわかっています。ただ、なぜ東海、東南海、南海の三つのブロックが同時に動いたり分割して動くのかはわかっていません。同じように、三陸沖での大地震も、各ブロックが個別に動く場合と、東北地方太平洋沖地震のようにすべてのブロックが一緒に動く場合がある原因もわかっていません。

 東日本大震災以前の三陸海岸での大津波というと、明治29年の明治三陸津波、昭和8年の昭和三陸津波、昭和35年のチリ地震津波が有名です。チリ地震津波は太平洋の彼方からやってきたものなので別としても、東日本大震災の津波、明治三陸津波、昭和三陸津波の三つは同じプレート境界型地震によるとされていますが、その正体(=発生メカニズム)が相当に違っていることをどれだけの人が知っているでしょうか。

 明治29年6月に起きた明治三陸地震は、M(マグニチュード)8.2~8.5と想定されている地震で津波が発生し、死者・行方不明者21,959人という大災害となりました。この地震はプレート境界で起きたことがわかっていますが、地震の震度は2~3程度で、まったく大地震と感じられませんでした。これはプレート境界で幅50km、長さ210kmの区域が数分間の時間をかけてゆっくりと動いたためと推定されています。震度は小さかったものの、地震そのもののエネルギーは大きく、巨大な津波になったと考えられています。

 昭和8年の昭和三陸地震は、明治三陸津波地震の余震と考えられていますが、M8.0と推定されており、死者・行方不明者は5,773人とこれも大被害を出しています。この地震の発生域は厳密にはプレート境界ではなく、日本海溝の東側、つまり沈み込む前の太平洋プレートの内部で発生しています。海溝に引きずり込まれるプレートが海溝の直前で折れ曲がり、正断層で断ち切られることで発生するアウターライズ型地震であったことがわかっています。

 東日本大震災や明治三陸地震は、固着したプレート境界で上盤の陸側プレートが下盤の太平洋プレートに乗り上げる逆断層型地震でしたが、正断層で発生するプレート境界型地震もあったのです。このようにプレート境界型地震も発生する場所で、プレート境界地震、アウターライズ地震、スラブ内地震と三つに分かれ、発生のメカニズムも違っています。

 同じように日本列島の下に沈み込んでいく海洋プレートですが、太平洋プレートとフィリピン海プレートには大きな違いがあります。それはプレートが出来上がってからの時間です。太平洋プレートは、東太平洋海膨で生まれ、約1億3000万年かかって日本列島まで到達し沈み込んでいきます。一方のフィリピン海プレートは1500万年~3000万年前に生まれた比較的新しいプレートです。このため、古く冷たくなった太平洋プレートは急角度で、まだ温かいフィリピン海プレートは緩い角度で沈み込んでいきます。

 この太平洋プレートとフィリピン海プレートの違いは、東西日本の地質構造の違いや火山フロントの位置などに大きな影響を与えています。同じプレート境界型地震といっても、日本海溝付近で発生する地震と、南海トラフ-日向灘での地震発生メカニズムについても違いがあるのではないかと考えられています。


地震と活断層について(1)東日本大震災の経験から

2021年10月12日

 10年前、2011年3月11日午後2時40分、突然の大きな揺れが東北から東日本一帯を襲いました。東北地方太平洋沖地震の発生です。私はちょうど女川町の現場から事務所に戻ってきたばかりでしたが、「宮城沖地震が来た」と直感しました。それにしても尋常でない揺れの強さと長さに、前回の宮城沖地震はこんなに強く、長かっただろうか、とも感じていました。

 揺れがおさまり、外に出てみると近くの会社、事業所の人たちも、外で呆然と立ち尽くしていました。

 「これは津波が来るな・・」とだれからともなく言葉が出ました。それからは頻発する余震の中で各現場に出ているメンバーと電話連絡を取り、安否の確認を手分けして行いましたが、地震直後にはつながった電話も、間もなく不通となってしまいました。

 安全が確認できたチームはいいのですが、わからないチームは連絡を待つよりありません。翌日の朝、一番心配していた仙台港の埠頭でボーリングをしていたチームが歩いて事務所に帰ってきたときは、安堵の涙が出ました。地震当日は近くのビルに逃げ込み、夜を明かしたそうです。その後も次々に安全が確認され、社員、協力会社に犠牲者、けが人ともいませんでした。ただ、2家族が津波で家を失ってしまいました。

         仙台市荒浜での東日本大震災の大津波

 大津波や火災により、2万2000人余りの人が死亡、行方不明になり、沿岸部の街は津波により破壊され尽くし、福島第一原子力発電所のメルトダウンにより周辺部では人が消え去ってしまいました。10年を経て復旧、復興工事は進みましたが、完全に元の生活に戻ることはできません。沿岸部の町を見ていると、震災直後の破壊しつくされたがれきの山は片づけられ、盛土され、区画整理され、新しい家々も立ち並んできていますが、それぞれの町がもっていた独自の雰囲気や華やかさを取り戻すのは難しいだろうと感じます。

 津波で壊滅的な打撃を受けた女川町の須田善明町長は、女川町の再建について「千年に一度のまちづくり」と述べています。元の町に戻すのではなく、未来を時間軸にして新たに建設するという決意です。女川町に限らず、被災した各市町村の人たちに共通した思いだと思います。

 さて、地震の被害の全貌がしだいに明らかになるとともに、地震の正体も伝えられてきました。東日本大震災は、日本海溝に沈み込む太平洋プレートと上盤のアメリカプレートが、宮城県沖を震源地として三陸沖中部から茨城県沖まで、長さ480Km、幅150Kmの範囲で約10mずれ動いたことにより発生したものでした。そのエネルギーはM(マグニチュード)9.0という巨大なものでした。記録の残っている地震では、1960年チリ地震M9.5、1964年アラスカ沖地震M9.2に次ぐもので、2004年スマトラ沖地震と同規模とされています。

    東北地方太平洋沖地震の震源域と想定されていたブロック

 政府の地震調査研究推進本部は、日本海溝沿いでのプレート境界型地震について、三陸沖北部から茨城県沖まで7つのブロックに分けて、それぞれの地震の規模、発生確率を発表していました。しかし東日本大震災はそのうちの6つのブロックが連動して断層運動を起こしたのです。これについて気象庁は地震当日の記者会見で「三陸沖でこれほどの地震が発生するとは想定していなかった」と述べ、地震調査委員会も「宮城県沖、その東の三陸沖南部海溝寄りから南の茨城県沖まで、個別の領域については地震動や津波について評価していたが、これらすべての領域が連動して発生する地震については想定外であった」と述べています。

 東日本大震災の前に大きな被害が発生した地震に、1995年1月18日の「兵庫県南部地震・阪神淡路大震災」がありました。この震災の経験から、政府地震調査推進本部が作られ、地震について多くの調査・研究が行われました。その結果、地震発生の予知も可能になるのではないかと思われました。しかし、まだまだ地震についてわからないことがたくさんあったのです。今回は、地震と活断層、それにかかわる地質調査について考えてみたいと思います。


「北の国から」と富良野盆地

2021年09月15日

 今年3月24日、俳優の田中邦衛さんが88歳で亡くなりました。田中邦衛さんといえばドラマ「北の国から」の黒板五郎さんです。このドラマは特別編を含めて20年も続き、北海道富良野の大自然の中で、息子(純君―吉岡秀隆さん)と娘(蛍ちゃん―中島朋子さん)の成長を見守る寡黙な父親を演じていました。幼い頃から青春時代にかけての二人の成長と苦悩は本当に身につまされるものがありました。特に別れて去っていく母(石田あゆみさん)の乗った汽車を二人が走って追いかける場面では、泣けて仕方ありませんでした。

 田中邦衛さんが亡くなり、改めてその舞台となった富良野について調べ、感じたことを述べます。

     石狩川流域図(国土交通省水管理国土保全局ホームページより)

 富良野盆地には石狩川の支流・空知川とそのまた支流の富良野川が流れています。(空知川のいかだ下りの場面もありましたね)石狩川は幹線流路長268km(全国第3位)、流域面積14,330m3(全国第2位)の大河川です。大雪山系の石狩岳を源流とし、旭川のある上川盆地に入り、神居古潭の狭窄部を通って石狩平野に出ます。ここで雨竜川、空知川、夕張川などと合流して日本海に注いでいます。

 余談ですが、石狩川は今では日本海に流れていますが、約4万年前の支笏火山の大噴火による大量の火砕流堆積物によって地形が変わる前は、苫小牧付近で太平洋に注いでいたと考えられています。

 石狩川の大支流である空知川は、砂川市で石狩川から分かれ、赤平市、芦別市を通り、空知大滝付近の狭窄部を経て富良野盆地に入ります。さらに富良野市街地付近で空知川と富良野川が別れます。空知川本流は南下して南富良野町を経て、上ホロカメットク山の源流部に至ります。一方富良野川は富良野盆地を北上し、十勝岳の源流部に至ります。

 「北の国から」の舞台となった富良野市麓郷は富良野市街から東に約14km離れた、南富良野連峰の南西山麓にあたります。富良野はこのドラマで全国に知られ、麓郷には五郎さんたちが建てた家がそのまま残り、観光の目玉の一つになっています。

 ところで富良野という地名の語源はアイヌ語の「フラヌイ=臭い水」という意味だそうです。十勝岳から流れてくる硫黄の匂いが原因と言われています。また空知の語源もアイヌ語で「ソラプチ=滝がごちゃごちゃ落ちるところ」という意味で、滝里ダム下流狭窄部にある空知大滝を指しているそうです。空知大滝は滝里ダム建設後に水量が減り、小さな滝にしか見えませんが、かつては空知川最大の難所でした。

 アイヌ民族と鮭の関係は密接であり、空知大滝で鮭の遡上が妨げられたため、富良野盆地にはアイヌ民族は定住していなかったと考えられています。(「富良野百年史」かみふらのの郷土をさぐる会編より)

 富良野の開拓がはじまったのは明治30年(1897年)4月、三重県からの開拓団8名が到着したことに始まりました。富良野盆地北部(富良野川流域)は湿地帯が広がり開拓は思うように進みませんでした。大正6年(1917年)から大正10年(1921年)にかけて、排水溝の掘削と用水路の建設が進み、広大な水田地帯となっていきます。

 開拓が順調に進み始めた大正15年(1926年)5月24日、十勝岳が噴火しました。高温の岩砕なだれが残雪を溶かし、噴火から25分余りで山麓の富良野盆地に泥流が到達し、144名が犠牲となる大災害になりました。これは寒冷地の積雪期に起こる火山噴火の典型的事例と言われています。

 泥流は富良野川の谷を埋め、富良野の低地で氾濫し、泥水の水深は約1mに達しました。ようやく開墾した田畑の多くが酸性の土砂に埋まってしまい、上富良野村では「上富良野を復興すべきか放棄すべきか」という激論が交わされたほどでした。泥土を除去し、客土(きゃくど:他所から土を運び、在来の土の上にのせること)することで農地を再興し、硫黄の影響が薄まり水田が再生したのは昭和8年(1933年)のことで、約7年の歳月を必要としたのでした。

     泥流に覆われた上富良野村(北海道美瑛町ホームページより)

     十勝岳昭和63年噴火(北海道美瑛町ホームページより)

 十勝岳は活発な火山活動を繰り返していて、その後も昭和37年(1962年)、昭和63年から平成元年(1988年から1989年)にも噴火しています。昭和37年の噴火では、硫黄鉱山の宿舎に泊まっていた鉱員5名が吹き飛ばされた石塊の直撃で死亡しています。また昭和63年の噴火では火砕流が発生し、大正15年噴火のような泥流発生が危険視され住民が避難しましたが、幸い死傷者はいませんでした。

 「北の国から」を見ながら「なぜこの家族がこんなに苦労ばっかりしなければならないのか」と作者の倉本聰さんに文句を言いたくなることが何度もありました。しかし、富良野の歴史を見ると、黒板家だけが苦労したわけではありません。北海道開拓の歴史は自然災害との闘いの歴史でもあったのです。

※参考文献「十勝岳1926年噴火と災害の概要」内閣府防災情報