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第６回　地球の概観：　地震波と地球の内部（続き）

配付プリント等

• 　走時曲線（Travel Time Curve）において曲線が屈折（Refraction）する場合には、地下に地震波速度の大きい物質が存在するためであった。しかし、走時曲線において曲線が途切れる場合があることも発見された。これは、地下に地震波速度の小さい物質が存在することを示すことが判明した。特に２つの例で顕著であった。１つはマントルの下に液体の外核が存在することによるものであり、もう１つは地殻の下側に存在するマントル上層部によるものである。これらの例は、地表において地震波の伝わらない地域が生じるため、地震波の『かげ』（Shadow）と呼ばれている。
  　地震波の『かげ』のうち、後者の、マントル上層部の地震波速度が遅い領域は低速度層（Low-velocity Zone）と呼ばれている。それは、地下１００〜２００キロメートル付近で最も遅い。これは、この部分の温度が高く、一部は熔融しているためと推定されている。この部分が軟らかいために、この上の地殻＋マントル最上部は水平方向に滑り易くなっている。このことは、プレートテクトニクス（Plate Tectonics）におけるプレートの水平運動にとって都合が良い。地殻＋マントル最上部（厚さ１００〜１５０キロメートル程度）はプレート（Plate）と呼ばれているが、また地下物質の硬さから、プレート部分はリソスフェア（Lithosphere：litho＋sphere）とも呼ばれ、低速度層はアセノスフェア（Asthenosphere：astheno＋sphere）とも呼ばれている。
  　このようなプレートは、大きいもので十数枚が知られており、これらの境界部はプレート自体よりも脆弱である。従って、地球内部の熱と物質は、このようなプレート境界部から地表へ逃げようとする。そのような訳で、プレート境界（Plate Boundaries）は火山活動（Volcanism：マグマの発生）や地震（Earthquake）などが非常に多い。
  　プレート境界は一般に３種類に分けられる。１つめは離れあう関係である。発散境界（Divergent Boundaries）ともいい、海洋プレートと海洋プレートの境界（海洋域）である海嶺（Ridge：海底活火山脈）が最も代表的なものである。大陸域にも類似のものが存在し、リフト（Rift）と呼ばれる。２つめはぶつかりあう関係である。収束境界（Convergent Boundaries）ともいい、大陸プレートと海洋プレートの境界（海洋側の密度が大きいため、海洋側が沈み込む）の沈み込み帯〔Subduction Zone：海溝（Trench）を含む〕が代表的である。大陸プレートと大陸プレートの境界は造山帯（Orogenic Zone：ヒマラヤ山脈など）を形成することがある。３つめはすれ違う関係（Transform Boundaries）である。一種の断層であるためにトランスフォーム断層（Transform Faults）と呼ばれる。これらの３つの境界の中で、発散境界と収束境界において地震の発生が多い。日本列島は収束境界である沈み込み帯に位置するために、地震も多い。
  　地震は、プレート内部で発生することもある。火山活動とも関連するものはプルーム（Plume：煙がスーと上空に昇るようなイメージ）によるものである。プルームはプレートよりも深部のマントルから発生する。水平運動を行うプレートを貫くため、経時的な証拠が残る。その代表的な例がハワイ諸島（Hawaiian Islands）である。このような場所のうち、現在活動中の場所はホットスポット（Hotspot）とも呼ばれるが、地震も発生している。
• 『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』
  �E地震波の「かげ」：
  �F低速度層とプレート：アセノスフェア、プレートテクトニクス
  �Gプレート境界と地震：
  　１）収束境界：沈み込み帯（大陸プレート−海洋プレート）、造山帯（大陸プレート−大陸プレート）
  　２）発散境界：海嶺（海洋域）、リフト（大陸域）
  　３）トランスフォーム断層：
• ビデオ『地震と地球の内部構造』（13分）。
• プリント2枚（番号：５）。出席票。
  【1枚目】
  図�V-14、図�V-26…『宇宙･地球：その構造と進化』（87,102p）
  図�U-12、図�U-13、図�U-43、図�U-44…『地球の理』（29,65,66p）
  （地球内部を伝わるP波の経路）、（地球内部の構造と性質）…『地球内部の構造と運動』（見返し）
  図1.4…『図説地球科学』（5p）
  【2枚目】
  図�U-45…『地球の理』（67p）
  図21.1、図21.2、図21.3、図23.2、図23.3…『図説地球科学』（192,193,194,209p）

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。

• NHKビデオ『地震と地球の内部構造』
  『〔内容〕
  １．昭和53年、伊豆大島近海地震の被害の様子、大きな山崩れ、道路のひび割れ、墓石の倒壊など地震の被害は大きい。
  ２．気象庁の地震観測室の様子。新しい記録装置が休みなく動いている。
  ３．地震に関するデータは、コンピュータに入れ、ブラウン管に投影される。かつては手作業で行われたものが、自動的に計算され、震央の位置が決定される。
  ４．地震記象に見られる初期微動のP波、主要動のS波の様子。
  ５．S波は、横波と呼ばれ、波の振動方向が波の進行する方向に直交している。
  ６．P波は縦波と呼ばれ、波の振動方向が波の進行方向と等しい波である。一名を疎密波ともいう。固体中を伝わる縦波の様子を偏光を用いて調べる。
  ７．P波の伝わり方が震源からある距離のところで早くなることが走時曲線を描くことによってわかる。
  ８．モホロビチッチは、この説明として、地下の深所に地震波の伝わり方が不連続に変わり、それより下では早くなることを考えた。この不連続面をモホロビチッチ面又はM面といい、地殻とマントルの境とされている。
  ９．大きな地震は、地球の至るところに伝わりそうであるが、ある地域には伝わらないでシャドウゾーンができる。地球断面のモデルや球モデルを用い、地球内部に更に地震波の不連続面のあることを推定する。この不連続面から下を核という。
  １０．地球は、これらの不連続面を境にして、いくつかの層に分けられる。つまり、表面から、地殻、マントル、核であるが、この核は、更に地表から5100kmのところでP波の伝わる速さが不連続に変わることから、外核と内核に分けている。』

• 『地震とは』、『断層とは』、『プレート・テクトニクスとは』のページを参照。
• 2011年3月に発生した2011年東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）関連情報は『東日本大震災』のページを参照。
• フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』による説明を参照してください。
  ■力（Force）／Category:力 (自然科学)（Category:Force）／
  ■スカラー（Scalar）／ベクトル（Vector）／空間ベクトル（Euclidean vector）／Category:Vectors／Category:ベクトル解析（Category:Vector calculus）／テンソル（Tensor）／Category:Tensors／
  ■応力（Stress）／ひずみ（Strain）／
  ■Category:地球（Category:Earth）／地球（Earth）／プレートテクトニクス（Plate tectonics）／
  ■リソスフェア（Lithosphere）／プレート（Plate tectonics）／アセノスフェア（Asthenosphere）／
  ■海嶺（Mid-ocean ridge）／沈み込み帯（Subduction）／Category:海溝（Category:Oceanic trenches）／海溝（Oceanic trench）／トランスフォーム断層（Transform fault）／Category:地溝（Category:Rift valleys）／Category:大地溝帯（Category:Great Rift Valley）／大地溝帯（Great Rift Valley）／
  ■地殻変動（Diastrophism）／造山運動（Orogeny）／Category:断層（Category:Seismic faults）／断層（Fault）／褶曲（Fold）／隆起と沈降／アイソスタシー（Isostasy）／海水準変動（Sea level rise⇒Current sea level rise）／海面上昇／

【地震波の「かげ」】

• 図1.1　地球内部でのP波の波線（左列）と走時曲線（右列）．（a）地球内部の走時曲線の大略。外核を通る地震波が、曲げられて、地震波の到達しないかげが現われる。かげの部分にも、内核を通る波（破線）は到達する。A、Bの部分の詳細を、各々、（b）、（c）に示す。（b）地殻の走時曲線。モホ面での速度の不連続のために走時曲線の折れ曲がりがおこる。（c）上部マントルの走時曲線。C層における速度の急増のために、距離20゜付近に走時曲線の折れ曲がりが、また、低速度層のために、10゜付近に地震波の到達しないかげが現われる。 〔杉村　新ほか（編）（1988）による〔『図説地球科学』（2p）から〕 　地震波速度の遅い層が下部にあると、地震波の「かげ」が生じる。走時曲線として図示すると、この部分は空白になる。（a）の場合はマントルと外核の境界での地震波速度の相違によるもので、（c）の場合は地下100〜200km付近に存在する低速度層がその原因である。 　逆に、地震波速度の速い層が下部にあると、走時曲線は屈折する。例えば、地殻とマントルの境界がそうである（b）。 　なお、地震波速度が漸移する場合には、走時曲線は「曲線」となる。

  
  

  〔Wikipedia, the free encyclopediaの中のP-waveから〕 地震波の「かげ」。

【低速度層】

• 図1　地殻と上部マントルにおけるS波の速度分布 啓林館（HP/2011/5）による地学�T改訂版の『第１部　固体地球とその変動の第１章　地球の第２節　地球の内部構造』から

【プレート境界】

• 〔W. Jacquelyne Kious and Robert I. TillingによるThis Dynamic Earth: the Story of Plate Tectonicsから〕

  
  

  プレート運動 プレートの動きと境界 〔文部科学省地震調査研究推進本部の『地震の基礎知識』の中の『地震発生のメカニズムを探る』から〕 ３種のプレート境界 （１）近づき合う（収束）…【例】海溝（沈み込み帯）〔大陸プレート−海洋プレート〕 （２）離れ合う（発散）…【例】海嶺〔海洋プレート−海洋プレート〕 （３）すれ違う…トランスフォーム断層

【プレート境界と震源】

• Figure 2f-3: Earthquake events organized according to depth (yellow (shallow) = surface to 25 kilometers below the surface, red (intermediate) = 26 to 75 kilometers below the surface, and black (deep) = 76 to 660 kilometers below the surface).（深度ごとの震源分布：0〜25kmは黄色、26〜75kmは赤色、76〜660kmは黒色） 〔Okanagan University CollegeのDepartment of GeographyのMichael Pidwirny氏によるPhysicalGeography.netの『FUNDAMENTALS OF PHYSICAL GEOGRAPHY』の『CHAPTER 2: Maps, Remote Sensing, and GIS』の中の『(f). Introduction to Geographic Information Systems』から〕

【正断層と逆断層】

• 〔文部科学省地震調査研究推進本部の『地震の基礎知識』の中の『地震発生のメカニズムを探る』から〕 鉛直方向において、断層面の上盤（上側のブロック）が落ちている場合を正断層、下盤が落ちている場合を逆断層と呼ぶ。これらは、水平方向の応力から見て、引っ張りの場合が正断層、圧縮の場合が逆断層となる。

参考

【日本付近のプレート境界】

※日本周辺には、ユーラシアプレート〔アムールプレート／揚子江（長江）プレート／（沖縄プレート）／スンダプレート〕・太平洋プレート・北アメリカプレート（オホーツクプレート）・フィリピン海プレート（マリアナプレート）が存在する。以上のうち、太字の4プレートは確定しているが、括弧内のプレートは必ずしも確定していない。

• Gaba（2006）による『Tectonic plates boundaries detailed-en.svg』（部分）から

• 〔（社）全国地質調査業協会連合会による『日本列島の地形と地質環境』の中の『プレートテクトニクスからみた日本列島』のページから。〕

【日本付近の震央分布】

• 日本とその周辺の震央分布 〔文部科学省地震調査研究推進本部の『地震の基礎知識』の中の『地震発生のメカニズムを探る』から〕

【地球の構造】

• 〔総合地質情報研究グループの『ベータ版』の『シームレス地質図サポートページ』の『地球の構造』から〕

• 〔フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』の『メソスフェア』から〕