第１回 地震と津波の基礎〇 地震と地震動〇 津波〇 地殻変動
担当：馬場俊孝（徳島大学）
1

地震＝地下の岩石の破壊

脆性破壊

画像引用元：？？？

2

プレート境界地震・プレート内地震

画像引用元：国土地理院HP

画像引用元：地震調査研究推進本部HP

3

弾性反発論2016年熊本地震の地表地震断層

画像引用元：地震調査研究推進本部HP

4逆断層・正断層・横ずれ断層

画像引用元：地震調査
研究推進本部HP5内陸型（活断層）地震
陸側のプレート内地震【活断層とは】・数十万年前以降に繰り返し活動し、将来も活動すると考えられる断層
・日本では2000以上発見
・110の主要活断帯

地震本部による110の主要活断層帯
中部日本から西南日
本：横ずれが卓越
北日本：逆断層が卓越【活断層の特徴】（１）一定の時間をおいて、繰り返して活動する（２）いつも同じ向きにずれる（３）ずれの速さは断層ごとに大きく異なる（４）活動間隔は極めて長い
地震発生間隔は1000年から数万年（５）長い断層ほど大地震を起こす画像引用元：地震調査研究推進本部HP

プレート境界地震・プレート内地震

画像引用元：国土地理院HP

画像引用元：地震調査研究推進本部HP

7南海トラフ地震の歴史
100年から200年周期で繰り返しM8クラスの地震が発生している．
1707年には，東海・東南海・南海地震が同時に発生したこともある．
東海側の地震が先に発生することが多い．
画像提供元：地震調査研究推進本部HP

8

震源過程
キーワード
• 震源
• 震央
• 破壊伝播速度（2～3km/s）• すべり速度（2～3m/s）• すべり量分布• アスペリティ（すべり量が大きい領域）• 震源域

1944年東南海地震

1946年南海地震
画像引用元：Baba et al. (2005)9地震波の種類
• 実体波
• 表面波

P波（約6km/s）
S波（約3km/s）
ラブ波，レイリー波

画像引用元：地震調査研究推進本部HP

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震度階級表日本（気象庁）の震度階級表

画像引用元：気象庁HP

世界で多く利用されている震度階級表（改正メルカリ震度階級）11長周期地震動
周期の長いゆっくりとした揺れ（地震動）
東北地方太平洋沖地震や南海トラフ地震のような規模の大きい地震に伴いやすい高層ビルが共振し，建物が大きく揺れる恐れ
長周期地震動階級表（気象庁）

画像引用元：地震調査研究推進本部HP

画像引用元：気象庁HP12

震度とマグニチュード
震度：ある地点での揺れの強さ．震源からの距離や地盤条件によって左右される．
マグニチュード：地震の破壊の大きさ．

画像引用元：地震調査研究推進本部HP

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Quiz : 地震の規模(マグニチュード)はどうやって測る?
次の中から選べ
１．地表で見えた断層の長さから測る
２．ずれの大きさから測る
３．揺れの強さから測る
４．発生した津波の大きさから測る

正解は，すべて14

いろいろなマグニチュード
リヒタースケール（1930年代 C.F. リヒター）
震源から100km離れた地点に置かれた当時の標準地震計で記録された地動の揺れの最大振幅をマイクロメートル（µm）単位で表し，その常用対数により地震の大きさを定義した．
表面波マグニチュード
周期 20 秒付近の表面波の最大振幅から測る※気象庁が決める気象庁マグニチュードも表面波マグニチュードの一種
実体波マグニチュード
実体波（Ｐ波・Ｓ波）の最大振幅から測る

津波マグニチュード
津波の最大振幅から測る

モーメントマグニチュード
断層面積とずれの量から測る
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モーメントマグニチュード（Mw）
断層の面積とずれの量から求められたマグニチュード
断層面積ずれの量

地震モーメント

𝑴𝑴𝒐𝒐 = 𝝁𝝁𝐒𝐒𝐒𝐒 [𝐍𝐍 ⋅ 𝐦𝐦]

剛性率：1m x 1mの断層を1mずらすために必要な力 ~50GPa

𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥 𝟏𝟏𝟏𝟏 𝑴𝑴𝒐𝒐 = 𝟏𝟏. 𝟓𝟓𝑴𝑴𝒘𝒘 + 𝟗𝟗. 𝟏𝟏

16

Quiz: Mwが１大きくなるとMoはどれだけ大きくなるか？
𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥 𝟏𝟏𝟏𝟏 𝑴𝑴𝒐𝒐 = 𝟏𝟏. 𝟓𝟓𝑴𝑴𝒘𝒘 + 𝟗𝟗. 𝟏𝟏𝑴𝑴𝒘𝒘 = 𝟏𝟏のとき

𝑴𝑴𝒘𝒘 = 𝟐𝟐のとき

答え：およそ３２倍

𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥 𝟏𝟏𝟏𝟏 𝑴𝑴𝒐𝒐,𝟏𝟏 = 𝟏𝟏𝟏𝟏. 𝟔𝟔

𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥 𝟏𝟏𝟏𝟏 𝑴𝑴𝒐𝒐,𝟐𝟐 = 𝟏𝟏𝟏𝟏. 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏.𝟏𝟏= 𝟏𝟏𝟏𝟏.𝟔𝟔 = 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏.𝟓𝟓 = 𝟑𝟑𝟑𝟑. 𝟔𝟔
𝑴𝑴𝒐𝒐,𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏
𝑴𝑴𝒐𝒐,𝟐𝟐𝑴𝑴𝒐𝒐,𝟏𝟏 = 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏.𝟔𝟔

𝑴𝑴𝒐𝒐,𝟐𝟐 = 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏.𝟏𝟏

17

津波
18

津波の発生Meteorological 2%

Volcanic 5%

Tsunami Causes

Landslide 8%
Unknown
10%

Earthquake
75%

地震性津波

75 %

非地震性津波原因不明
画像引用元：気象庁HP

15 %

10 %
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津波の波長＝断層の波長
津波の波長

断層の波長
画像引用元：気象庁HP

断層運動による海底の隆起・沈降が、ほぼそのままの形で海面の隆起・沈降を生じさせる。⇒ 津波の発生

20

画像引用元：？？？

断層の長軸の直交方向に大きな津波

指向性
画像引用元：？？？
21

Quiz : 津波と普通の波の違いは？ 次の中から選べ
津波の原因：地震の断層運動
津波の高さ ：〜10m以上

１. 流速
２. 密度
３. 波長
４. 温度

海の波の原因：風の力
海の波の高さ ：〜10m以上「津波」も「普通の波」も海水と言う流体の運動

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※「津波」は「普通の海の波」に比べて波長が圧倒的に長い・津波の波長 ＝ 数km〜数百km
・海の波の波長 ＝ 数m 〜数百m
津波：波長10km

普通の海の波：波長300m

水平距離(m)23

普通の海の波
波長 < 水深

海の波に伴う水平流速⇒浅いところに限定
深くなるにつれ減衰
海底付近は流れなし

出典：河田恵昭 著 「津波災害」(2010)

津波
波長 >> 水深

津波に伴う水平流速⇒海面から海底まで海全体が一様に流れる24

津波は、空間スケールの非常に大きい（波長の長い）海面の盛り上がりが、海面から海底まで強い流れを伴いながら、波の形を崩さずそのまま、沿岸に一気に押し寄せるため非常に大きな被害を及ぼす。
普通の波

画像引用元：気象庁HP25

津波の伝播速度

津波の伝播速度
伝播速度
画像引用元：気象庁HP

水深

重力加速度9.8m/s2

グリーンの公式＝水深の4乗根に反比例して波高が増大
伝播速度に反比例
して波長が変化𝜂𝜂1 = 𝜂𝜂0一波長分の津波エネルギーが保存
伝播速度

4

𝐻𝐻0
𝐻𝐻1

波長
波高

水深27

水深2000mの外洋で発生した津波が水深50mの沿岸域に到達すると津波の高さは倍に増幅

沿岸域の水深震源域の水深

津波の高さ12.5m

初期の津波の高さ5m

約50m

約2000m28

リアス式海岸での津波の増幅
エネルギー保存

湾の幅の平方根に反比例して波高が増大
湾の幅W2
波高 η2

湾の幅W1
波高 η1

湾の幅が半分になると津波の波高は倍に増幅する
29

遠地津波
日本の沿岸から600km以遠に発生した遠地地震による津波。その地点で地震波動を感じないよ
うな遠方の地震による津波（気象庁による）1960年チリ地震津波
津波は15時間後にハワイ、23時間後に日本に到達
日本での波高は最大で６ｍ
死者・行方不明者 142名
国際的連携の強化：警報システムの構築
沿岸構造物の整備
1960年チリ地震津波の数値シミュレーション（→）（内閣府，災害教訓の継承に関する専門調査会報告
書:1960 チリ地震津波）

30

津波地震

地震の揺れは弱い（もしくは，ない）のに，大きな津波を発生させる地震

例１：1896年明治三陸地震
陸上の震度は２か３程度
最大38.2ｍ（遡上高）の大津波
例２：1605年慶長南海地震
揺れによる被害の記録はない
大津波が襲来1896年明治三陸地震
最大津波高

震度

発生メカニズム
ゆっくり地震（断層がゆっくり壊れる）
遠地津波
海底地すべり津波を伴う地震のおよそ1割（8例/１１４例）が津波地震
揺れたら逃げろが通用しない

画像引用元：日本被害地震総覧（第２版）

31

津波の高さと被害

出典：首藤ほか（XXXX）

32

津波からの避難

基本は強く揺れたら、さっさと逃げる！
です。
ルパン三世みたいに33

ルパンのすごいところ• 銭型警部が現れる前に現場から離れる• 逃げる準備を，盗みに入る前に仕込んである．
• 不二子ちゃん，車回しといてね• 声をかけて逃げる• 次元，五右衛門いくぞ！

• 決して，現場に戻らない画像の利用には許可が必要だろう34

ハード対策①：津波避難タワー
ビデオ①：高知
県佐喜浜町の津
波避難シェルター

高さ：7ｍ
写真1：2009年建設の津波避難タワー

高さ：14ｍ
写真2：2015年建設の津波避難タワー
35

ハード対
策②：
地震津波
観測監視システム

ビデオ②：
DONET室戸陸上局
36

地殻変動
37

プレート境界型地震のメカニズム

A

B

C

D

隆起・沈降パターン

A

B

C

D

地震の前
地震の時

水平変動パターン

A

B

C

D

地震の前
地震の時

画像引用元：カリフォルニア工科大HP

38

広域地殻変動
定常時• 海底は沈降• 海岸付近は隆起

地震時• 海底は隆起• 海岸付近は沈降

画像引用元：？？？

39

Quiz: 高知市での南海トラフ地震による最大の地殻変動量は？
次の中から選べ
１. 約2mの隆起
２. 約20cmの隆起
３. 約20cmの沈降
４. 約2mの沈降

1707年宝永地震モデルFurumura et al. (2011)40

昭和南海地震時の高知市の長期湛水
高知市街
昭和南海地震直後

現在

画像出典元：高知大学岡村研究室HP41

徳島における地殻変動とその影響（昭和南海地震）
徳島でも数１０センチの沈降

四国地方地盤調査最終報告書（1956）

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地殻変動の繰り返し
地殻変動

画像提供元：地震調査研究推進本部HP

宇佐美 （1996）

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地形に記録される過去の隆起
海岸段丘

画像引用元：井出 （2017）44地形に記録される過去の隆起
およそ１００年に１回の繰り返しの変動＋1000年前と2800年前の急激な海水面の低下
ヤッコカンザシ（貝）前杢（2001）

画像引用元：井出 （2017）

ビデオ③：室戸岬のヤッコ
カンザシの巣の痕跡45

きょうのまとめ• 地震とは地下の岩盤の破壊である．

• 地震が発生すると地震動，津波，地殻変動が起きる．
• ゆれの種類はP波，S波，表面波，長周期地震動．

• マグニチュードが１大きくなると，エネルギーは３２倍．

• 津波は波長が長い．だから威力が大きい．遠くまで伝わる．
• 津波対策はハードとソフトをバランスよく．

• 地殻変動によって土地が隆起したり，沈降したりする．
• 低地が地殻変動によって沈降すると長期湛水が起こる．
46

おしまい47