震度とマグニチュード

 「○○県で最大震度4の地震が発生しました。震源は○○県□□地方、震源の深さは約10km、地震の規模を表わすマグニチュードは5.0と推定されています」・・・このようなニュースを良く見聞きしますね。
 ここでいう震度とは、その場所における地震の揺れの強さのことです。日本では「気象庁震度階級」が用いられ、「震度0」、「震度1」、「震度2」、「震度3」、「震度4」、「震度5弱」、「震度5強」、「震度6弱」、「震度6強」、「震度7」の合わせて10階級で表わされます。
 数字が増えるごとに揺れの程度は大きくなり、震度5と震度6は「弱」と「強」でそれぞれ2つに分けられています。一般に震源から遠く離れるに従って震度は小さくなります。そこで各地で観測された震度でもっとも大きなものを「最大震度」といいます。
 一方、マグニチュードは地震が放出するエネルギーの大きさを示しています。1つの地震に対しては1つのマグニチュードしかありません。地震は地下の岩盤がずれて起こるので、マグニチュードは、ずれた岩盤の面積やずれた量、その岩盤の硬さを基に計算して求められます。
 地震の多い日本では、地震が起こった際の速報性の観点から、地震計に記録された地震波形の最大振幅を用いてマグニチュードを短時間のうちに求められる「気象庁マグニチュード」という方式が通常使用されています。
 地震の出すエネルギーとマグニチュードとの間には、マグニチュードが1つ上がると地震のエネルギーは約32倍になるという関係があります。例えばマグニチュード7の地震はマグニチュード5の地震よりも32倍のさらに32倍だから、32×32≒1000、つまりおよそ1000倍も大きいということになります。

断層

 地層や岩盤が動いてずれた状態にあることを断層、ずれた面を断層面といいます。断層が生じたときに発生するエネルギーが地震波となって地表に伝わり揺れるのが地震です。地下で動いて地震を発生させた断層を震源断層、この断層が地表にまで達して現れたものを地表地震断層(あるいは単に地震断層)と呼びます。 断層のうち千年とか数千年といった間隔で繰り返し活動し、将来も活動する可能性のあるものは活断層と呼ばれます。活断層の動きで地表に線状あるいは段差といった独特な地形が形作られることがあります。このような地形は断層変位地形といって活断層を知る手掛かりとなります。 日本列島ではこれまでに約二千もの活断層が見つかっています。しかし、いまだに知られていない、地下に隠れた“伏在する”活断層も数多くあるだろうと推測されています。

プレート

 プレートとは地球表層部の地殻とマントル最上部を合わせた岩石圏のことです。厚さはおよそ100 kmあり、地球全体で十数枚に分けられ、それぞれが年間数 cmから10 cmの速さで移動しています。十数枚のプレートをさらに細かく分け、例えばアフリカプレートの中にある大地溝帯の東側をソマリアプレートと呼んで区別することもあります。 プレートは大陸プレートと海洋プレートに大別されます。地殻の厚さの違い(大陸地殻は厚く、海洋地殻は薄い)から海洋プレートのほうが全体として硬く密度が高いため、大陸プレートと海洋プレートとがぶつかると海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込む動きをとります。 プレートを動かす主要な力には、海洋プレートがマントルの中に沈み込んでいくときにプレート全体を引っ張るという「プレート引っ張り力」と、マントルの流れ(マントル対流)が上に載るプレートの底を引きずって運んでいるという「マントル曳力(えいりょく)」とがあると考えられています。マントルの流れは地球の外核の熱で高温になったマントル成分の上昇で引き起こされ、マントルの流れの下降部では相対的に冷たいアセノスフェア(プレートの下に位置する流動性のある層。岩流圏ともいう)が一緒に沈み込んだ海洋プレートとともに外核に向かって落ちていくという地球内部のダイナミックな動きが想定されます。

 プレートの動きを扱う「プレートテクトニクス」に対して、マントルも含む全体の動きを高熱あるいは低熱の物質の流れ“プルーム”で説明しようとする学説を「プルームテクトニクス」という。

テチス海の堆積物とその褶曲構造

 古生代から新生代初めにかけての長い時代、ゴンドワナ大陸(後により大きなパンゲア大陸となる)の北側、そしてパンゲア大陸が分裂してできたローラシア大陸と再び現れたゴンドワナ大陸との間にあたる地球の赤道付近には「テチス海」と名付けられた海が広がり、アンモナイトや三葉虫、棘皮(きょくひ)動物のウミユリなど海の生物が生息していました。しかし、ゴンドワナ大陸は分裂し、今からおよそ五千万年前の新生代古第三紀の時代にインド・オーストラリアプレートが北上してユーラシアプレートに衝突し、同時にアフリカプレートがユーラシアプレートに近付いてきたためテチス海はついに消滅してしまいました。
 インド・オーストラリアプレートとユーラシアプレートとのぶつかり合いによって、これら二つのプレートの間にあったテチス海に厚くたまっていた海の堆積物は押し上げられ、また地下深くにあった花こう岩や変成岩が持ち上げられてきて大きな山脈を形作りました。これが現在の八千メートル級の高峰が連なるヒマラヤ山脈一帯の地域になります。テチス海の堆積物は世界で一番高いエベレスト山でも観察され、三葉虫やウミユリなどを産することが知られています。
 テチス海の堆積物は場所によってかなり複雑な形状をした褶曲構造を示します。完全にカチカチに固まった堆積物は横方向から強く押されても簡単に曲がったりするとは考えにくいため、現在見られる褶曲構造は堆積物がまだ固まりきっていない時期にユーラシアプレートに押しつけられて、あるいは固まっていたとしても地下で熱の影響を受けて変形が生じやすくなって形成されたとみられます。一方、ヒマラヤ山脈一帯の隆起は規模が大きく、現在よりもはるかに標高の高い一万メートルを超すような大山脈になり、高くなりすぎたために自らの重みですべり落ち、このときに複雑な褶曲構造ができたとする説も唱えられています。

エベレスト山の斜面で縞模様(地層の重なり)を示すテチス海の堆積物

エベレスト山の中腹から山頂にかけて縞模様(地層の重なり)を示すテチス海の堆積物
(by Rdevany at the English Wikipedia - File:Mt. Everest from Gokyo Ri November 5, 2012.jpg)
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