No. 36

MAR. 2003
・地球深部望遠鏡としての日本列島
・ 2002 年の主な地震活動

・列車を地震から守る！
―鉄道総合技術研究所での「地震」の仕事―

地震波のタペストリー。大地震のあとに響く「地震波のこだま」で織り上げられています。
（詳しくは、p.2̲3 の記事「地球深部望遠鏡としての日本列島」をご覧ください）2002 年 12 月〜 2003 年 1 月のおもな地震活動
2002 年 12 月〜 2003 年 1 月に震度 4 以上が観測された地震は 1回でした。図の範囲の中でマグニチュード（M）3.0 以上の地
震は、936 回発生し、このうち M5.0 以上の地震は 8 回でした。

2002年12月1日〜2003年1月31日

番号M≧3.0

毎号この欄で紹介しているのは、（1）M5.5 以上の地震、（2）
震度 5 弱以上を観測した地震、（3）M5.0 以上の地震でかつ震度4 以上を観測した地震ですが、この基準に該当したのは次の地
震 1 回だけでした。
① 房総半島南東沖
震度 1 以上を観測した地点はありませんでした。この付近
では 1953 年 11 月 26 日（60 km M7.4）、及び 1984 年 9 月 19日（13 km M6.6）の地震で津波が発生しましたが、津波による被害はありませんでした。

地震数＝936

凡 例

月/日 時:分 最大震度
深さ マグニチュード

世界の地震
M7.0 以上あるいは死者 50 人以上の被害を伴った地震は以下のとおりです。（発生日は日本時間、M は米国地質調査所によるものです）
・ 1 月 20 日 17 時 43 分
ソロモン諸島（M7.8）
・ 1 月 22 日 11 時 06 分
メキシコ西岸（M7.4）死者 29 名以上、負傷者 300 名以上①12/11 06 : 02 無 感
35km M＝5.9

太平洋プレート
フィリピン海プレート（気象庁、文責：眞坂精一）
掲載基準や図の見方の詳細については「なゐふる」No.31
をご覧ください。

1p.7

地球深部望遠鏡としての日本列島
はじめに： 望遠鏡としての日本列島地震観測網
まず表紙の図を見てください。この横線とたて線が織りなす模様はいったい何だとおもいますか。これは昨年 8 月 19 日に南半球のフィージー諸島（日本ではトンガ王国が良く知られていますね）周辺で起きた巨大な深発地震（深さ 300 km 以深の地震）を日本列島に新たに展開された高密度・高精度の地震観測網（通称Hi̲net）で記録したものです。横糸は各々の地震観測点の地震波形、たて糸は多くの観測点でほぼ同時に観測される大きな振幅をもった 素性の分かった 地震の波にあたります。
（ここでは、地殻/マントル/外核/内核といった地球内部の主要な境界に地震波が当たって生成される波を 素性の分かった波 と呼びます）
この図からは、地震が起きてから 1 時間以上にわたって、いろいろな地震波がトンガから日本に届いていることが分かります。たて糸の一本一本はほぼ垂直ですが、よく見ると少し傾いていて、遠い観測点ほど地震波が遅れて到着していることに気付きます。（縦軸は震央（地震の真上の地表点）から観測点までの距離を示しています）しかしながら、なかには遠い観測点ほど逆に早く届いている波も見つかります。不思議ですね…。実は、これらは地球の反対側を回ってきた波なのです。
Hi ̲ net の地震観測網を図 1 に示します。日本中で500 近い地震計が 100 m よりも深い井戸の中から大変質の良い地震データを提供しています。この観測網は日本周辺の地震活動や地下構造を調べるために展開されたものですが、本来の目的以外に、地球深部を調べる高精度の「望遠鏡アレイ」として地球科学にとって重要な役割を果たします。表紙のようなきれいな記録はめずらしく、地震学者はこのような波形を見ると、地球深部のどんな新しい情報をもたらしてくれるのかとわくわくしてくるのです。

図1

地球の裏側からのこだまが聞こえる
では表紙の図を拡大してみましょう（図 2）。はっきりとしたたて糸以外にも沢山の情報が隠れていることが分かります。P P としるされた波は、トンガから中心核を通って地球の裏側に達し、そこで反射され、もう一度中心核を経由して日本まで伝わってきた波です。遠くの観測点の方に早く波が伝わってくることからもそのような伝達経路が予想されます。この波の150 秒ほど前に、同じような傾きを持った微弱な信号が見えます。これは P P とほとんど同じ経路を通ってきて、地球の裏側の地表のちょっと手前、上部マントルと下部マントルの境にある不連続面から反射された波です。普通はこんなにきれいに見えないのですが、Hi ̲ net のデータでは下に述べるようなアレイ解析を行わなくても波が確認できてしまいます。この反射点はちょうど大西洋中央海嶺のあたりなので、巨大な海底山脈を形成するマントルの上昇流に対応した構造が検出されるのではないかと期待されています。現在この不連続面の形状のマッピングがされているところで、その結果についてはいずれ地震学会などで報告が行われるでしょう。
地震波のスナップショット
天文学でも同じですが、複数の望遠鏡を使うことで波の来る方向を正確に決めることが出来ます。このような解析方法はアレイ解析と呼ばれています。一例として、インドネシアで起きた地震についての解析結果を図 3 に示します。それぞれのコマは 4 秒間のスナップショットで、空を眺める代わりに地球の中をのぞき込んでいると思ってください。まず、最初に到来する波（P 波）に照準を合わせます。図で十字の交差点がP 波の方向ですが、地震波のエネルギーが来る方向を白く示してあります。最初のコマ（地震が起きてからHi̲net の観測網。

図22

表紙の図の一部を拡大したもの。

す 。そ れ と と も に 、 こ の 高 速 度 部 分 の 下 の 9 5 0 ̲1080 km の深さに、不連続面があたかも高速度部分をさえぎるようにつながっているように見えます。このような微細な構造は、ひと世代前の日本列島の地震観測網が整備された頃から徐々に明らかになってきました。Hi ̲ net の登場によって、沈み込んだ海洋プレートがマントル内でどのような一生をたどるのかなどが今後さらに明らかになっていくものと期待されます。

478 秒後）では P 波が見えています。その次の 4 秒間も主に P 波ですが、その次のコマでは右上の方からエネルギーが来ています。これはたぶん日本列島周辺の複雑な構造によって散乱された波と思われます。4 コ
マ目では、P 波とほとんど同じ方向（本当は少し下側）からエネルギー（S720P）が来ていて、これは震源近くの地震波速度が急激に早くなる場所（マントル不連続面）で生成された波です。そのあとまた散乱波が到来する時間帯があり、7 コマ目でまた P 波の方向から波（S1080P）が観測されます。そして最後のコマ（地震が起きてから 553 秒後）では、マントルの底のマントル/核境界からの反射波（PcP）が来ているのが見て取れます。この反射波が真ん中の線から左にずれているのは、マントル/核境界の凸凹を反映している可能性があります。

地震はおもしろい！？
ここではマントルの底・地球中心核などのデータは示しませんが、それらに関しても今、大変興味深いデータがどんどん蓄積されつつあります。今後 Hi ̲ netを使った地球深部の研究がなされるにつけ、地球内部のダイナミクスに関する新たな発見がどんどん出てくるでしょう。とかく地震は「恐ろしいもの」と思いがちですが、地球深部を覗く道具として見てみると、興味深い別の見方がでてきませんか？いま日本には、そのためのまたとない道具がそろいつつあります。地震をわくわくとしてみる、そのような視点もふまえて地震現象をとらえることも大切かもしれません。

アレイ解析から見えてくる構造
さて上に、表紙の図のたて糸に対応する波は、素性の分かったものだと書きました。では図 3 に見えている波はどうでしょう。このなかでは、はじめの P 波と最後の PcP 波だけが素性の分かっている波で、その間に観測される波（S720P、S1080P）は素性が良く知られていない波です。このように沢山の地震計のデータを使ってアレイ解析をすることで、今まで知らなかった波が見えてくることがあり、地球の中の新たな構造が見えてきます。
図 4 はその一例で、インドネシアのマントル構造の断面図です。上段は地図、真ん中は断面図に地震と不連続面によって生成される S720P などの生成場所をプロットしたもの、下段は地震波トモグラフィによる地球内部の地震波速度異常を示しています。下段の図は、沈み込んだ海洋プレート（黒色の地震波速度の速い部分）が地震の発生する上部マントルよりもさらに深い下部マントルにまで潜り込んでいることを示していま

図3（東京大学地震研究所/パリ地球物理研究所
川勝

インドネシアから到達する地震波のアレイ解析によるスナップショット。

図43

インドネシア下のマントルの様子（深さ 1300 km まで）。

均）

2002 年の主な地震活動
2002年1月1日〜12月31日

M≧5.0

地震数＝84（図中の②、④及び⑩番はM5.0未満のため震央表示なし）⑤6/29 02 : 19 2
ウラジオストク付近

番号

月/日 時:分 最大震度
震 央 地 名⑦
10/14 23 : 12 5弱
青森県東方沖⑩11/17 13 : 47 4
石川県加賀地方⑧11/3 12 : 37
宮城県沖

⑥9/16 10 : 10 4
鳥取県中・西部②3/25 22 : 58
伊予灘

③3/31 15 : 52
台湾付近

3⑪11/17 13 : 53 3
オホーツク海南部

5弱①2/12 22 : 44 5弱
茨城県沖

4④
6/14 11: 42 4
茨城県南部
⑨11/4 13 : 36
日向灘

1． 日本付近の地震【概況】
2002 年に、日本国内で被害の発生した地震は 8 回でした。
震度 4 以上を観測した地震は 28 回（2001 年は 37 回）でした。M6.0 以上の地震回数は 13 回（2001 年は 12 回、過去 77 年間の平均は 16.8 回）で、ほぼ通常の多さの年であったといえます。
津波を観測した地震（外国の地震を含む）は 3 回（2001 年は 2 回）で、過去 77 年間の平均が 2.2 回であることから、ほぼ通常の多さの年であったといえます。
最も強い震度を観測した地震は、2 月 12 日 22 時 44分の茨城県沖、10 月 14 日 23 時 12 分の青森県東方沖、11 月 3 日 12 時 37 分の宮城県沖及び 11 月 4 日 13 時 36 分の日向灘の地震（最大震度 5 弱）でした。
最も規模の大きかった地震は、6 月 29 日 02 時 19 分のウラジオストク付近の地震（M7.2）でした。この地震は深さ 589 km で発生した深発地震で、日本の各地（18 都道県 293 点）で震度が観測される異常震域という現象がありました。

5弱① 2 月 12 日 22 時 44 分、茨城県沖（M5.5、最大震度 5 弱）
負傷者 1 名② 3 月 25 日 22 時 58 分、伊予灘（M4.7、最大震度 4）
負傷者 1 名③ 3 月 31 日 15 時 52 分、台湾付近（M7.0、最大震度 3）
与那国島で 12 cm 程度の津波を観測④ 6 月 14 日 11 時 42 分、茨城県南部（M4.9、最大震度 4）
負傷者 1 名 ブロック塀被害 4 件⑤ 6 月 29 日 02 時 19 分、ウラジオストク付近（M7.2、最大震度 2）⑥ 9 月 16 日 10 時 10 分、鳥取県中・西部（M5.3、最大震度 4）
住家一部破損 8 件、ブロック塀等被害 4 件⑦ 10 月 14 日 23 時 12 分、青森県東方沖（M5.9、最大震度 5 弱）
負傷者 2 名
⑧ 11 月 3 日12 時 37 分、宮城県沖（M6.1、最大震度 5 弱）
負傷者 1 名
⑨ 11 月 4 日 13 時 36 分、日向灘（M5.7、最大震度 5 弱）
窓ガラス破損 1 枚⑩ 11 月 17 日 13 時 47 分、石川県加賀地方（M4.5、最大震度 4）
負傷者 1 名、住家一部破損 2 件等

以下に 2002 年に、M7.0 以上あるいは被害を伴った地震を掲載します。番号は図の番号と共通です。
42002年1月1日〜12月31日

M≧5.0

地震数＝1088⑫アラスカ中央部②④⑥アフガニスタン、ヒンドゥークシ地方⑦イラン西部⑤台湾付近③フィリピン諸島、ミンダナオ島⑪インドネシア、スマトラ北部⑧フィジー諸島南方沖⑩インドネシア、イリアンジャヤ①バヌアツ諸島⑨ニューギニア島北部沿岸付近⑪ 11 月 17 日 13 時 53 分、オホーツク海南部（M7.0、最大震度 3）② 3 月 3 日 21 時 08 分、アフガニスタン、ヒンドゥーク
シ地方（mb6.6、死者 166 名以上）
③ 3 月 6 日 06 時 16 分、フィリピン諸島、ミンダナオ島（M7.2、死者 15 名以上、負傷者 100 名以上）
④ 3 月 25 日 23 時 56 分、アフガニスタン、ヒンドゥークシ地方（M6.2、死者 1,000 名以上、負傷者数百名以上）⑤ 3 月 31 日 15 時 52 分、台湾付近（Ms7.4、死者 5 名以上、負傷者 200 名以上）
⑥ 4 月 12 日 13 時 00 分、アフガニスタン、ヒンドゥークシ地方（M5.9、死者 50 名以上、負傷者 150 名以上）
⑦ 6 月 22 日 11 時 58 分、イラン西部（M6.4、死者 261名以上、負傷者 1,300 名以上）
⑧ 8 月 19 日 20 時 08 分、フィジー諸島南方沖（mb7.0、人的被害なし）⑨ 9 月 9 日 03 時 44 分、ニューギニア島北部沿岸付近（M7.8、死者 4 名、負傷者 70 名以上）
⑩ 10 月 10 日 19 時 50 分、インドネシア、イリアンジャヤ（M7.8、死者 6 名以上、負傷者 170 名以上）
⑪ 11 月 2 日 10 時 26 分、インドネシア、スマトラ北部（M7.7、死者 3 名以上、負傷者 60 名以上）
⑫ 11 月 4 日 07 時 12 分、アラスカ中央部（M8.5、負傷者 1 名）

2． 世界の地震（日本付近の地震を除く）
震源などは米国地質調査所（USGS）によります（10 月以降は速報）。M は表面波マグニチュード（Ms）、不明の場合は実体波マグニチュード（mb）を使用。
発生時刻は日本時間（協定世界時間＋ 9 時間）。
【概況】
M7.0 以上の地震は 8 回、死者 50 人以上の被害地震は 4 回ありました。最も規模の大きかった地震は、11月 4 日 7 時 12 分に発生したアラスカ中央部の地震（M8.5）で、負傷者 1 名、道路等の被害が発生しました。この地震は、記録が残っている内陸で発生した地震では最大級のものでした。人的被害の最も大きかった地震は、3 月 25 日 23 時 56 分のアフガニスタン、ヒンドゥークシ地方の地震で、震源地に近いナフリンでは町の 90 パーセントが破壊する甚大な被害があり、死者は 1,000 名以上に上っています。
以下に、M7.0 以上、あるいは、被害の大きかった地震（死者 50 人以上）を掲載します。
なお、被害は USGS によるものです（2003 年 1 月 4日現在）。番号は図の番号と共通です。
① 1 月 3 日 02 時 22 分、バヌアツ諸島（M7.5、負傷者数名）（気象庁、文責：眞坂5精一）

列車を地震から守る！
−鉄道総合技術研究所での「地震」の仕事−
1． はじめに「地震・雷・火事・親父」という諺まであるように、日本は世界でも有数の地震国であり、それだけ多くの地震による被害に遭っています。鉄道もその例外ではなく、1872 年に日本で初めて鉄道が開通してから、関東大地震（1923 年）や福井地震（1948 年）をはじめ、最近の兵庫県南部地震（1995 年）や芸予地震（2001 年）など数々の被害を経験しています（写真）。

写真

車できません（例えば、時速 270 km で走行している列車では約 3.9 km の距離が必要です）。安全運行の面からは、地震で大きく揺れる前に、列車を減速あるいは停車させることが重要になります。そこで考案されたのが対震列車防護システムです。このシステムは、地震動がある基準値を超えた場合に警報を出し、変電所の電源を自動的に切って列車を停止させます。ストーブなどの対震自動消火装置と似たしくみと言えます。同システムは、1965 年に初めて東海道新幹線の沿線に設置され、その後改良が加えられ、現在ではその他の新幹線や在来線沿線でも稼動しています。
3． 地震の早期検知（ユレダス）
近年の列車のスピードアップにともなって、警報をより早く発信する必要性が出てきました。この要請を受け、リアルタイム地震防災の考え方をいち早く取り入れ、世界に先駆けて実用化されたのが、早期地震検知警報システム・ユレダスです。
地震波には、地中を速く伝わる P 波とそれよりも遅く伝わる S 波や表面波があります。大きな揺れは、主に S 波や表面波によって引き起こされます。ユレダス
は、はじめに到来する P 波の数秒間（初動）を自動的に解析し、その周期からマグニチュード、振幅の最大値や振動方向から震源の位置を瞬時に推定します。そして、被害を及ぼすような地震であると判断した場合に警報を出します。この情報によって、遅れて到来する S 波や表面波による大きな揺れがくる前に列車を減速・停止させることが可能になります（図 1）。
ユレダスは、1992 年の時速 270 km で走行する「のぞみ」の導入にあわせて実用化され、現在では新幹線を中心に全国約 20 観測点で稼動しています。

1948 年福井地震による鉄道の被害。
（気象庁より提供）

鉄道総合技術研究所（鉄道総研）では、地震による鉄道災害を少しでも軽減するために、地震防災に関するさまざまな研究を行なっています。言うまでもなく、地震対策においては、地震による強い揺れ（強震動）に十分耐えうる構造物を設計することが重要です。しかし、鉄道の場合には、構造物を頑丈にするだけでは十分ではありません。なぜなら、構造物や地盤上に作られたレールの上を旅客や貨物をのせて高速で走る列車があるからです。
したがって、被害を及ぼすような地震が発生した場合、それを素早く検知し、列車の運行をコントロールして事故を未然に防ぐことによって乗客の安全を守ることは、鉄道における地震防災の大きな使命の一つであると言えます。仮に地震の発生が事前に予測できれば、列車を安全な場所に停車させるなどの対応がとれます。しかし、現状では、そのような地震は限られていると言われています。そこで鉄道総研などでは、被害を及ぼすような地震波の到来をいち早く検知して列車をコントロールするシステムを考案・開発し、実用化してきました。以下では、これらの取り組みについて簡単に紹介いたします。
2． 対震列車防護システム
列車は、急ブレーキをかけたとしても、すぐには停図16P 波初動部における地震の早期検知。

4． 新しい早期地震警報システム
ユレダスが実用化されてから約 10 年になりますが、その間に地震学における新たな知見が蓄積されつつあります。また、1995 年の兵庫県南部地震以後、公的機関による地震観測網が整備され、即時地震情報を配信する計画が進められています。
鉄道総研では現在、こうした最新の技術を取り入れた新しい早期地震警報システムの開発を気象庁と共同で進めています（なゐふる 34 号をご覧ください）。
開発中の新システムは、P 波初動から地震の発生位置やマグニチュードを推定し、大きく揺れはじめる前に警報を出すという点ではユレダスと同じですが、その推定方法が異なっています。新システムでは、近くで発生した地震ほど P 波初動の傾きが急になるという特徴に注目して震源までの距離を先に推定します。そして、その推定値にもとづいて P 波部分の最大振幅からマグニチュードを求めます。この新手法によって震源までの距離やマグニチュードの推定精度が向上しました。鉄道総研では、この手法を用いた早期警報用地震計の開発を進めています（図 2）。

5． おわりに
ここでは、主に地震時に列車を安全に減速・停止させるための取り組みについて紹介しました。その他に地震の後に、安全点検を行い、無被害であれば速やかに列車の運転を再開させることが、安定輸送の点から重要です。鉄道総研では、気象庁からの配信が予定されているナウキャスト地震情報や面的な推計震度情報を活用した運転再開支援システムの開発も行なっています（図 3）。また、このような地震防災に関する研究以外にも、列車走行にともなう沿線の地盤振動の調査など鉄道を取り巻く「揺れ」に関する研究も行なっています。本紹介に関連した情報は、鉄道総研の地震防災研究室 Web サイト http://www.rtri.or.jp/rd/
openpublic/rd46/rd4640/erthq̲index.html からもご覧になれます。
（（財）鉄道総合技術研究所 中村洋光・束田進也）

図2

開発中の早期警報用地震計。

図3

新しい早期地震警報システム。

7

木津川断層を舞台に「めだかの学校」（社）日本地震学会が日本火山学会と共同で 1999 年からました。講師は、千葉大の苅谷愛彦さん、愛知県立大の鈴実施してきた地震・火山子どもサマースクールは、今年度、木康弘さん、京大の平原和朗さん。ランドサットからの写

三重県の上野市社会福祉協議会などが年間行事として実施

真パネルなどを持ち込み、たまたま居合わせた一般の人も、した小中高生向けの学生ボランティアアドバイザー養成講

興味深そうに聞いていました。
その後、1998 年にトレンチ調査を行った東高倉地区に移座「めだかの学校」に、2 日間のプログラムを提供する方式

動、掘り返して埋め戻したトレンチ跡に、当時の写真やトで活動を行いました。
昨年 10 月 5 日には、上野商業高校で実験を中心とした講

レンチのスケッチのパネルをもとに、「みんなの足下に断層習を行いました。午前中は、中島健さんと数越達也さんのが埋まっているんだよ」と解説。断層線上に沿ってみんな現役高校教師が活躍。丹那断層でのサマースクールでも行で手を結んでみたり、周辺の地形を観察したりしました。

ったスライドケースを使った断層模型実験（なゐふる 13 号

伊賀上野地震の犠牲者のための慰霊塔を見学したあと、3D参照）と、水槽を使った液状化の実験をしました。小麦粉

めがねを使って航空写真から活断層を見たりしながら、2 日とココアの地層が逆断層状にずれる断層実験は、小学生で間のおさらいをしました。
「めだかの学校」には、三重県の災害ボランティアコーもうまく再現できました。
野外では、本物の地震計を使った実験を初めて実施しま

ディネーター養成協議会のメンバーも参加し、地域活動にした。上下と水平方向の揺れをそれぞれ別々に計測する旧おけるプログラムとして、今回行った断層実験などを防災式の地震計 3 台と、3 成分型の地震計 3 台、アンプとペンレマップ作りや災害図上訓練などとともに活用しはじめていコーダーを用意し、名大の山岡耕春さん、大阪市大の根本るそうです。

泰雄さん、京大の橋本学さん、加納靖之さんが、同高校の（日本地震学会広報委員 中川和之）グラウンドの一角にセットしました。
まず、旧式の地震計の内部を見てもらった後（写真）、グラウンドで交互にジャンプして着地の衝撃で揺れを起こし、ペンレコーダーで記録を取りました。チューニングに少し手こずりましたが、仕組みが見える旧式の観測機器だからこそ、子どもたちも楽しく遊べたようです。
せっかく 4 台並べての記録を取ったのだからと、地震計に波が伝わってきた時間差を計って、地震波が地中を伝わる速度をチームごとに計算しました。専門家のサポートも受けながらですが、小学生も混じって計算し、3 つのチームとも地表近くの速度としてほぼ正確な数値を求めました。
11 月 16 日には、野外観察とまとめのお話を行いました。
上野市は、1854 年伊賀上野地震（死者・行方不明者約 1500
写真人）でずれた木津川断層が市の北側にあります。この日は、はじめて見る地震計。「この機械で地面の揺れを測るんだ…！」

市の中心にある上野城天守閣から上野盆地の風景を観察し広報紙「なゐふる」購読申込のご案内
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なお、「なゐふる」は日本地震学会ホームページ（http://wwwsoc.nii.ac.jp/ssj/）でもご覧になれ、pdf ファイル版を無料でダウンロードして印刷することもできます。
日本地震学会広報紙「なゐふる」 第 36 号 2003 年 3 月 1 日発行
定価 150 円（郵送料別）
発行者 （社）日本地震学会/東京都文京区本郷 6̲26̲12 東京 RS ビル 8F（〒 113̲0033）
電話 03̲5803̲9570 FAX 03̲5803̲9577（執務日：月〜金）
編集者 広報委員会/
末次大輔（委員長）、吉本和生（編集長）、五十嵐俊博、石井透、加藤護、桑原央治、小泉尚嗣、武村雅之、
束田進也、中川和之、中村浩二、山田知朗
E̲mail zisin-koho@ml.asahi-net.or.jp
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