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2021年2月13日の福島県沖 M 7.3地震の関東地方への影響について

2021年2月13日の福島県沖M7.3の関東地方への影響について: この記事は「2021年2月13日23:08の福島県沖M7.3の首都圏への影響について」の続編です。結論から述べると、関東地方での内陸直下型地震が1か月から半年程度で起こる確率が70%程度にまで大きくなったと考えます。以下、その根拠です。 1.311大地震で宮城県牡鹿半島沖でプレート境界が50m程度滑った影響が徐々に南下しているように見えること。 気象庁の震度データベースで、①岩手県沖、②宮城県沖、③福島県沖、④茨城県沖、⑤千葉県東方沖で発生したM4以上地震の2011年以降の年別発生数を見ると、②宮城県沖では2014年に49件であったものが、翌2015年には63件に増加していて、311大地震が発生した後、単に減少するわけではないことが分かります。③福島県沖では、2015年に54件が、翌2016年には153件にも増加しています。④茨城県沖でも、2017年に4件であったものが翌2018年には30件に急増です。同様に2019年の12件が2020年には24件と倍増です。このようなM4以上地震数の前年からの増加は、それぞれの地域での太平洋プレートの西進が大きな固着域の破壊を起こしだしていることを意味します。 大きな固着域は日本海溝から陸域の地下に至る地域にかなりバラバラに存在し、その位置は確認されていません。そのため、今後も、M4発生数は増減を繰り返すはずです。ただ、大きな固着域の破壊が徐々に宮城県の牡鹿半島沖から南下しつつあることは明らかであり、これが首都直下地震を招き入れやすくなります。 なお、M7以上地震についてみると、岩手県沖、宮城県沖、茨城県沖の3地域については、2011年にそれぞれの地域で1件M7地震があっただけで、その後発生がありません。また、千葉県東方沖は2011年を含めてずっとM7地震の発生がありませんでした。しかし、福島県沖については、興味深いことに2011年にはM7地震の発生が無く、しかし、2013年:M7.1、2014年:M7.0、2016年:M7.4、そして、この2021年:M7.3と、M7地震が4件も発生しています。いわば、M7地震だけを見れば、福島県沖の4件だけで、他の地域の合計3件を上回ってしまっているのです。このことは、宮城県牡鹿半島沖でM9地震が発生し、その影響が宮城県の隣接地域である福島県に遅れて出てきていることを明確に示しているのです。今後、より311大地震の震源から離れた地域にM7の震源域が南下して行くと思われます。 M4以上地震の年別発生回数:  県名 :--①---②---③---④---⑤ 2011年:349-592-738-498-134 2012年:064-100-159-074-034 2013年:034-067-075-035-024 2014年:024-049-054-024-013 2015年:021-063-032-018-011 2016年:016-027-153-015-011 2017年:017-034-060-004-003 2018年:016-033-040-030-018 2019年:012-033-032-012-009 2020年:011-026-028-024-012 2021年:000-003-013-003-000(*2月13日まで) 2.2020年1月以降の震度1以上地震の月別発生回数を見ると、二つのことに気が付きます。一つは②宮城県沖では2020年9月に大きな増加があり、③福島県沖ではこの2021年2月に大きな増加があることです。この二つは共にM6以上地震の影響です。9月に宮城県で、その5か月後に福島県でM6以上地震があったことになり、今後、同じような期間、またはより短い期間で茨城県や千葉県でのM6以上地震の発生になると思われます。もう一つは④茨城県沖及び⑤千葉県東方沖の両方の震源域で昨年末から今年にかけて地震数の減少が起こっていることです。特に⑤千葉県東方沖は昨年11月以降減少傾向が顕著です。大きな地震の前にこのように地震数が減少する期間があり、それを地震静穏期と呼ぶそうです。311大地震前の東北地方、2016年熊本地震前の九州でも地震静穏期がありました。 2020年-①--②--③--④--⑤ 01月 :01-06-06-04-04 02月 :03-05-04-03-01 03月 :02-06-05-01-04 04月 :06-06-08-02-07 05月 :08-04-03-05-02 06月 :06-06-02-03-05 07月 :03-08-09-07-03 08月 :03-02-03-04-06 09月 :04-17-02-07-02 10月 :05-08-03-04-02 11月 :05-05-02-04-01 12月 :04-03-07-07-01 2021年: 01月 :05-10-09-03-00 02月 :00-02-17-02-00(*2月13日まで) 3.この2月13日の福島県沖M7.3は、発生から24時間で41件の余震が起こっています。しかし、311以降に発生した岩手県沖、宮城県沖、福島県沖、茨城県沖、千葉県東方沖のそれぞれの震源域で、M6以上の震源深さ40kmから60kmの地震の余震の起こり方を見ると、発生後24時間での余震数は最高でも9件であり、2月13日福島県沖M7.3は群を抜いて余震が多く起こっていること。主な地震の発生後24時間の余震数は次のとおり。 2020年9月12日宮城県沖M6.2、震源深さ約40キロ:9件 2011年4月7日宮城県沖M7.4、震源深さ約40キロ:4件 この2月13日の福島県沖M7.3は、どちらかというと福島県沖の北部で起こっており、宮城県に近い震源域です。この付近の太平洋プレートが沈み込み活動を活発化させているわけで、今後はより南側で太平洋プレートの沈み込み活動活発化が予測されます。 4.直近の大きな地震である2011年3月の311大地震、そして、2016年4月の熊本地震の共通点として、同じ断層帯(海溝)に属するM7地震が数か月前に起こっていたこと。 311大地震の前年2010年12月22日父島近海でM7.8、震源深さ8kmが発生しています。この地震の余震も活発で、発生後24時間で8件のM5地震が起こっていました。 2016年4月熊本地震の前年11月14日薩摩半島西方沖M7.1、震源深さ17kmが発生しました。発生後24時間で8件のM4~M5の余震が発生。 この2月13日の福島県沖M7.3はスラブない地震とされ、沈み込んでいる太平洋プレート内での地震であるため、薩摩半島西方沖とか父島近海とは条件がかなり異なります。しかし、M7地震が近接地域でのM8以上地震の引き金になる可能性があることに注意が必要です。 5.青森県から千葉県にかけての太平洋沖合にある日本海溝付近で起こる海溝型の大地震は1896年明治三陸地震M8.2~8.5、1933年昭和三陸地震M8.1、2011年311大地震M9と徐々に震源域が南下しています。緯度で言うと、明治三陸地震は岩手県の北部、昭和三陸地震は岩手県南部、311大地震は宮城県北部で発生しています。そのため、次は福島県沖から茨城県沖、または千葉県東方沖で発生する可能性が高いです。なお、明治三陸地震から昭和三陸地震までが37年、昭和三陸地震から311までが78年と間隔が開いていますが、311大地震での破壊が大きかったため、この付近の太平洋プレートの沈み込み速度が大幅に大きくなっているため、より短い間隔で次のプレート境界型が発生すると思われます。 6.プレート境界型の海溝における大地震の前には、海溝から海のプレートの沈み込む方向の内陸地震が起こる傾向があること。 2011年の311大地震では、2004年中越地震、2007年中越沖地震、2008年岩手宮城内陸地震が発生。これは、陸のプレート内で地震が発生して、陸のプレート内の緊張が緩み、それが海溝部の固着域の噛合いを弱めて、プレート境界型の大地震発生につながると考えられます。 明治三陸地震M8でも2年前に庄内地震M7が発生。 その為、仮に、311大地震の南側で海溝型のプレート境界型大地震M8が起こるとすると、その前に関東平野でM6以上の大きな地震発生がある可能性が高いです。なお、昨年2020年の春から夏にかけて発生したM5地震を含めた長野県中部や岐阜県飛騨地方の地震も、関東付近の緯度での海溝型地震の前震である可能性があります。 7.茨城県北部付近での太平洋プレート沈み込みが活発化しつつある可能性があること。 311大地震以降、東日本で微小地震の発生の大きな変化が起こったのが茨城県北部と千葉県銚子付近(犬吠埼)でした。どちらも震源深さが10km程度の浅い正断層型地震が急増しました。仕組みとしては、陸のプレートの下に潜り込んだ海山が海のプレートの沈み込み圧力増加に伴って陸のプレートの下面を押し上げ、その結果、陸のプレートの浅い所で正断層型地震が起こったものと思われます。いわば、薄いお豆腐をでっぱりの上に置けば、お豆腐の上面に亀裂が生じるのと同じです。 ところが、茨城県北部については311大地震以降、震源深さが50キロよりも深い地震が急増しているのです。気象庁の震度データベースで1990年代からの10年ごとの件数を見ると、次のようになっています。 茨城県北部:震度1以上、震源深さ50kmより深い: 1990年代:054件 2000年代:072件 2010年代:180件 2020年代:012件(*2021年2月13日まで) 特に問題なのが、茨城県北部地震に占める割合です。 茨城県北部:震度1以上での震源深さ50kmより深い地震の割合: 1990年代:57件中54件で95% 2000年代:72件中72件で100% 2010年代:1580件中180件で11% 2020年代:46件中12件で26%(*2021年2月13日まで) 要するに、311までの茨城県北部で起こる地震はほぼ100%震源深さが50キロよりも深い地震であったのです。311大地震以降はより浅い地震が圧倒的に多くなりました。 このことから、311大地震が起こる前の時期は、主に陸のプレートの下面と海のプレートの上面の接触部が数センチとか十数センチの幅で破壊が起こった結果マグニチュードが3程度の地震が多く起こっていたのです。ところが2020年代に入ってから様子が異なってきました。それはより深い地震の割合です。 茨城県北部:震度1以上での震源深さ80kmより深い地震の割合: 1990年代:57件中7件で12% 2000年代:72件中15件で21% 2010年代:1580件中17件で1% 2020年代:46件中5件で11%(*2021年2月13日まで) 2020年代の46件中5件は2021年2月13日までの分の365+44=409日分ですから、これを10年間分365×10=3650日分に換算すると、46:409=X:3650 より、X=46×3650÷409=411、5::409=X:3650 より、X=5×3650÷409=45 となることから、次のようになります。 茨城県北部:震度1以上での震源深さ80kmより深い地震の割合: 1990年代:57件中7件で12% 2000年代:72件中15件で21% 2010年代:1580件中17件で1% 2020年代予測:411件中45件で11% ここで、50kmよりも深い地震の割合の2010年代と2020年代での変化は11%が26%で約3倍ですが、80kmよりも深い地震では1%が11%で11倍にもなっていることが重要です。このことから、より深い所での太平洋プレートの沈み込みが、2020年頃から活発化しつつあると言えます。 このことの背景には、地球表面を覆うプレートの内側にある地殻、それは基本的には熱対流で動いているものですが、その動きを受けて太平洋プレートの下面が大きな摩擦力を受けて上面よりも先に沈み込もうとしていることが推測できます。 この2月13日の福島県沖M7.3も震源深さが約60キロと比較的深い地震で、沈み込んでいる太平洋プレート内部での地震だとされました。これも、太平洋プレートの下面に働く、より内部にある地殻の動きからの摩擦力が大きくなっているためと考えることが可能です。 太陽活動の低下期(太陽黒点の数の減少期)に、地球で大地震の発生が多くなる傾向があるそうです。これは、銀河系の特定の地域で宇宙線の密度が高くなるため、原子の融合が起こる太陽では宇宙線の増加により融合が妨げられ、地球のように放射性物質の崩壊が起こる星ではその内部で崩壊が促進されると考えることが可能です。当然、地球全体で同じような状況にあるはずで、世界中で海のプレートの動きが加速し、大地震や火山噴火が増加するはずです。 なお、2011年からの10年間で茨城県北部のM5以上で震源深さが50キロよりも深い地震は3件しか発生がありません。 2016年7月27日のM5.4、震源深さ57km 2019年6月17日のM5.1、震源深さ77km 2020年6月1日のM5.2、震源深さ97km 2011年からの10年間の後半5年間に3件すべてが集中していることも、プレートよりも内側の地殻の動きが活発化しつつあることを示しているはずです。 8.相模トラフから太平洋プレートの沈み込みが起こっていること。相模トラフは伊豆半島の東側の根元から南東方向に延びる海溝です。通常、この海溝はフィリピン海プレートが陸のプレートの下へ沈み込んでいる海溝と説明されます。しかし、伊豆半島はフィリピン海プレートに載っていて、それが陸のプレートへ突き当たってしまっているため、現在ではほとんど動きがありません。この相模トラフの西側は陸のプレートの下へフィリピン海プレートが沈み込んでいて、更にその下へ太平洋プレートが沈み込んでいます。そのため、相模トラフの東側では、急激に太平洋プレートの沈み込み角度が大きくなっているのです。よって、相模トラフは海底ではなく、より地下深くにある太平洋プレートがフィリピン海プレートの下へ沈み込む海溝だとも言えるのです。そして、昨年2020年11月中旬ぐらいから、Hi-net自動処理震源マップの「最新24時間」とか「最新7日間」、「最新30日間」で相模トラフ沿いに震源深さが100キロ程度の地震を表すドットが以前の2倍から3倍程度出るようになったのです。また、昨年11月の末から12月にかけて、伊豆諸島でのM5地震を含む連発地震が発生をしました。 このことから、関東平野の南方沖での太平洋プレートの沈み込みが加速していることが明らかです。結果的に、福島県から茨城県北部付近での太平洋プレートの沈み込みが活発化していることと併せて、関東平野の南北の両側で太平洋プレートの沈み込みが活発化していることになり、関東平野の地盤にかかる太平洋プレートの沈み込み圧力がどんどんと大きくなりつつあります。 9.2月15日には和歌山県北部地震が13件も発生し、その内の1件はM4以上でした。これもこの付近でのフィリピン海プレートよりも内側にある地殻の動きの影響であると説明が可能です。紀伊半島の先端付近には非常に巨大な花崗岩体が地下深くから上昇しつつあるとされています。この花崗岩帯の下部が、フィリピン海プレートよりも内側にある地殻の動きにより、東から西に向かって押され、結果的に花崗岩帯の四国に面した側面が紀伊水道付近の地表面を押し上げるのです。その結果、正断層型の震源深さの浅い地震が起こります。 和歌山県北部地震が1か月間で10件以上発生したことは311大地震以降この2月までありませんでした。このことから、少なくとも311大地震以降で最も日本の関東から関西付近でのプレートよりも内側にある地殻の熱対流の動きが活発化していると言えるはずです。仮に、和歌山県北部などの地震が今後も多発すると、伊豆海溝付近での太平洋プレートの沈み込みが活発化していることになり、関東付近での大きな地震がより切迫していることになります。 以上のことから、関東付近でのM6からM7程度の大地震がかなり切迫していると考えます。 なお、内陸直下型の地震が起こると、層崩壊(パンケーキ崩壊)や地下杭の被害が発生しやすくなります。地盤がよくない地域よりも、地盤が良い地域でこれ等の被害が起こりやすいため、注意が必要です。地震波の内の横波は減衰しにくいのですが、縦波は減衰しやすく、また、地盤が軟らかいとすぐに減衰してしまいます。縦波は、反対に地盤が固いと減衰せずに伝わっていくためです。 2011年3月の311大地震はプレート境界型の超巨大地震でした。プレート境界は陸域から100キロから200キロ程度は離れているため、地震縦波は陸域に達する前にほとんど減衰してしまいますが、直下型の場合は深くても80キロ程度であるため、地震縦波の被害が大きく出るのです。「被害シミュレーションに基づく杭基礎の大地震時耐震性能評価手法に関する研究 2015 年7 月」というタイトルの千葉大学大学院工学研究科の金子 治による報告書があり、そこに基礎杭の被害写真が多く載っています。主に311大地震での被害写真であり、地上にある建物自体は軽微な被害しか受けていない事例での地下杭の被害写真です。ここでは、杭の被害原因を地震の鉛直地震動が原因であるとは述べていません。しかし、311大地震では内陸でM5からM7の地震が起こったため、その影響で発生した杭被害である可能性があります。 内陸直下型の大きな地震としては1995年の阪神大震災がありますが、この地震で見られた被害について、「見落とされてきた破壊的鉛直地震動の現象とその特徴」とか「構造物の地震時衝撃破壊の代表例について」など、前原 博・櫻井 春輔という専門家による学術論文が数多く公開されています。これらの論文は比較的読みやすく、鉛直方向の地震動が非常に苛酷な被害をもたらすことが分かります。またより包括的なものに、まとめとしてかなり長大な文書になりますが、「(公益法人)土木学会関西支部 調査研究委員会 都市直下地震での鉛直方向の免震構造に関する調査研究委員会 -成果報告書- 平成31年3月」が主に関西在住の専門家により書かれています。 最後に、福島県沖で集中的に地震が起こることで、その隣接地域での歪みが大きくなるため、今後、宮城県沖とか福島県南部や茨城県沖でのM6程度の地震発生が起こると思われます。

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