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第５回　地球の概観：　地震波と地球の内部

配付プリント等

• 『地球の概観：　地震波と地球の内部』。講義内容は以下について。
  『1.4　地震波と地球の内部』
  �@地震記象：
  （１）実体波（Body waves）
  　・P波（Primary waves、縦波、疎密波）…速度が大きくて、最初に到達する波
  　・S波（Secondary waves、横波、ねじれ波、たわみ波）…P波よりも遅く、2番目に到達する波
  （２）表面波（Surface waves）…P波およびS波よりも遅く、最後に到達する波
  　・レイリー波（Rayleigh waves）
  　・ラブ波（Love waves）
  �A走時曲線：
  　モホロビチッチは震源からの距離と地震波の到達時間を走時曲線を用いて解析し、震源から直接伝わって到達する直接波と、地下深部の地震波速度が大きい層を伝わって到達する屈折波が存在することを明らかにし、地下深部にある層までの深さを求めた。その後、この深さは地殻とマントルの境界部であることがわかり、彼の名前をとってモホロビチッチ面（またはモホ面）と呼ばれることになった。　
  　このことから、地震波は地球内部構造の解明に有効であることが示された。
  　走時曲線において、曲線（直線）が屈折するのは上記のように地下深部に地震波速度が大きい層がある場合であるが、曲線が存在しない場合（影ができる場合）は地下深部に地震波速度の小さい層が存在することを示す。
  　とくに、地下100〜200km付近の低速度層（地震波速度が遅いためにこのように呼ばれるが、おそらく温度が高くて一部は溶融していると考えられる）の存在の発見は、プレートテクトニクスにおけるプレートの運動を説明する証拠の一つとされた（この軟らかくて滑りやすい層の上を、硬いプレートが水平に移動する）。
  �B地球の内部構造：内核、外核、マントル、地殻
  　ジェフリース（H.Jeffreys）およびグーテンベルグ（B.Gutenberg）は、それぞれ独立に地球内部を伝わる地震波の解析から内部構造を明らかにした。とくに、S波は外核を伝わらないことから、外核は液体（溶融体）であることがわかった。
  �C圧力と温度：
  �D地震の原因：断層パラメター、地震モーメント、マグニチュード
• プリント2枚（番号：４）。出席票。
  【1枚目】
  図2…『地震の事典』（13p）
  図1.12、図1.13、図1.15、図1.16、表1.2…『教養の地学　改訂版』（9,10,13,14p）
  図1.1、図1.3、図1.5、図1.6、図4.1…『図説地球科学』（2,3,6,7,29p）
  図2-10、図2-11…『地震と火山』（16,17p）
  【2枚目】
  図4.3、図4.4、図4.6、表4.1、図23.5、図23.6、図24.2…『図説地球科学』（29,30,31,32,211,212,219p）

補足説明

全般	地球科学用語については『地球科学用語集』ページを参照。 単位については『単位について』のページを参照。 地質年代については『地質年代表』のページを参照。

• 地球内部構造については『地圏について』のページを参照。とくに、山賀 進氏による『第二部−２−　地球の科学　第３章　地球の構造』を参照。
• 地震については『地震とは』のページを参照。とくに、防災科学技術研究所の『地震の基礎知識』および同強震ネットワーク K-NETの中の『強震動の基礎』を参照。
• 地震波のアニメーションはThinkQuest@JAPAN2000 - Team 30295による『地震波』を参照。
• 断層パラメターについてはこちらのページを参照（表は配布プリント参照）。
• 【P波（縦波）・S波（横波）・表面波】
  

  Seismic Waves 〔Steven Dutch氏（Natural and Applied Sciences, University of Wisconsin-Green Bay）による『Physical Geology (Earth SC 202) Notes and Visual Aids』の『Faults and Earthquakes』から〕

• 【地震波と地球内部構造】
  

  地球内部を伝わる地震波 PREMの地震波速度と密度・圧力・剛性率 〔東京大学地震研究所地震予知研究推進センターの『人工地震による地下構造調査』の『ちょっと一息』の中の『地球内部を伝わる地震波』から〕

• 【化学的性質（組成）の違い〔左〕と物理的性質（硬さ）の違い〔右〕】
  

  earth structure - The compositional and mechanical layers of the earth. 〔Visionlearning, Inc.によるViosionlearningの中の『Earth Structure』から〕 リソスフェア(lithosphere)は『プレート（plate）』とも呼ばれる。したがって、プレート＝地殻（crust）＋最上部マントル（mantle）。

参考

【震度とマグニチュード】

• 震度はこちらを参照。
• マグニチュードはこちらを参照。

• 図1.1　震度とマグニチュード(Ｍ) 表1.3　マグニチュードの解説 〔防災科学技術研究所の『地震の基礎知識』から〕

【日本周辺のマグニチュード別地震発生数】

• 図1.6　1949〜1998年の50年間に日本周辺で検知された地震のM別頻度分布（気象庁データによる） 『図1.6では，縦軸が対数目盛にとってあり，Mが3から7くらいの範囲では，地震数nがほぼ直線状に減っていく分布となっています．数式で書くと，この直線部分は 　log( n ) = a - b M と表わすことができます．この式はグーテンベルグ-リヒター(Gutenberg-Richter)の関係式と呼ばれ，地震統計の基本となっています． 　直線の傾きを表わす係数bは，しばしば「b値」と呼ばれ，大きな地震と小さな地震の発生頻度の比を表わす重要なパラメータです．b値は通常0.9〜1であり，これは，Mが1だけ小さくなると発生する地震数は8〜10倍に増え，Mが2小さくなると地震数は64〜100倍に増大することを意味しています．』 〔防災科学技術研究所の『地震の基礎知識』から〕

【マグニチュードとエネルギー】

• 図2.5　マグニチュードによるエネルギーの違いと発生個数 『図2.5は，この地震のエネルギーの違いを立方体の体積で表現したものです．マグニチュードが１だけ小さくなると，立方体の一辺の長さが1/3になるように表現されています． 　一方，1.2項に述べたグーテンベルグ・リヒターの関係式によれば，Mが1だけ小さくなると地震の発生数は8〜10倍に増えるということから，地震数が8倍，64倍と増えた場合の総エネルギーも，図2.5に示されています．この図からわかる通り，小さな地震がたくさん集まっても，大きな地震ひとつのエネルギーには及びません． 　以上に述べた相似則によれば，Mが1だけ大きい地震は断層長が3倍で発生頻度は約1/10，またMが2大きい地震は断層長が10倍で発生頻度は約1/100となります．このように，小さい地震は数限りなく発生し，大地震はめったに起こらないという事実を地下の状況として把えてみると，地震の“種子”は常に発生しており，通常は少しだけ破壊が伝播してすぐに止まってしまうものが，100回に1回は10倍くらいの距離を伝播し，また10,000回に1回は100倍くらいの距離を伝播するといった出来事が発生しているように想像されます．』 〔防災科学技術研究所の『地震の基礎知識』から〕

• 〔IRIS（Incorporated Research Institutions for Seismology）の『IRIS Programs』の中の『IRIS Education & Outreach』の『Educational Resources』の『Education & Outreach "One-Pagers"』の『"How Often do Earthquakes Occur?" 』から〕 ※広島型の原爆（TNT火薬20キロトン相当：エネルギーは8.4×1020エルグ）は、M 6.1に相当するといわれている。