思ったよりも規則性があると私は考えているんですよ。ただのり)大阪生まれ、京都育ち。届かない地下を電磁気を使って照らしだし、海底下の巨大地震発生域のイメージ化、石油・天然ガスなどの海底資源の新しい探査法の確立をめざして奮闘中。個人ブログ「海の研究者」は、地球やエネルギーにまつわる話題を扱い評判に。趣味は、バイクとお酒(!)と美術鑑賞。前回に引き続き、「なぜ想定外の大地震が起こったのか」という疑問に迫ってみましょう、今回はその2回目、テーマは「古い常識」です。それは前回紹介したように「海底や大陸が地球の上を動く」ことが原因のようです。この海底や大陸の移動説は「プレートテクトニクス」と称されています。図1に模式図を示しました(ちなみに地球全体の輪切り断面図を本連載第1話で紹介していますので、あわせて御覧ください)。「プレート」とは硬い板状の岩盤を意味しています。プレートの上部は「地殻」と呼ばれる比較的軽い岩石の層、中部〜下部は「マントル」の一番上の部分に相当します。プレートテクトニクスの概念図。海洋プレート(リソスフェア)は海嶺(海底火山)で生まれて、海溝から陸地の下に沈み込む。日本列島のように海洋プレートが沈み込むエリアは「沈み込み帯」と呼ばれている。ベレ出版『地底の科学』より。◎エベレスト10個分の厚さところで多くの人は、マントルは“地殻の下にある、溶けてドロドロになっている層”と思っているようです。ドロドロのマントルの上にある地殻がプレートそのものだと思っている人もいます。それはちょっと違います。マントルの大部分は硬い岩石からできています。マントルって対流してるんじゃないの?」という声が聞こえてくるようです。たしかにマントルは対流しています。風呂の水やお椀の中の味噌汁と同じように、マントルも下から上、上から下へとグルグルと流れるように回っています。その流れの速度はものすごーく遅いので、マントルのほとんどは硬い岩石と言ってよいのです(詳しい説明はまた後日致しましょう)。地殻の硬い部分とマントルの一番上の硬い部分は、一体となって動きます。この2つを合わせて「プレート」あるいは「リソスフェア(岩石圏)」と呼んでいます。このプレートの下のマントルの“一部分だけ”が溶けていて、「アセノスフェア」と呼ばれています。プレートはアセノスフェアの上を滑るように左右に動いていると考えられています。プレートには2つの種類あります。海底の下にあるのが「海洋プレート」、陸地の下にあるのが「大陸プレート」です。2つのプレートは厚さが異なっていて、海洋プレートで約80km、大陸プレートで約150kmです(これらの厚さは地域によって異なります)。エベレスト10個を縦に重ねたのと同じくらいの厚さの海洋プレートが日本列島の下に沈み込むときに、より分厚い大陸プレートとこすれあいます(図1)。この摩擦のために日本列島の陸地や海の下では地震がたくさん起きるのです。プレートテクトニクスは大陸の形や海底の地形など、地球の上のさまざまな現象を無理なく説明できたので、多くの学者に受け入れられました。プレートの様子と地震発生のモデル。世界各地のプレートの様子と地震発生を比較して、大別された。1049-1061を改変。プレートテクトニクス研究の第一人者である上田誠也氏と、地震学者の金森博雄氏(本連載第3話で紹介した“モーメントマグニチュード”の提唱者です)という二人の偉大な地球科学者は、さまざまな沈み込み帯を比較した結果、巨大地震の発生とプレートテクトニクスに“ある関係”を発見しました。1979年のことです。その中身をごく簡単に解説しましょう(図2)。年齢の若い海洋プレートについて考えます。生まれたてでまだ温かい海洋プレートは比較的軽いために、大陸プレートの下に沈み込む際の傾斜角は浅めです。すると大陸プレートと海洋プレートでこすれあう部分が多くなるので(図2の赤い線)、摩擦が大きくなり巨大地震が起きやすくなります。古い海洋プレートは(十分に冷え固まっているために)比較的重く、大陸プレートの下に急傾斜で沈み込みます。するとプレート間での摩擦は小さくなり巨大地震は起きにくくなります。いまから30年以上も前に提案された巨大地震発生の仮説(上田・金森の地震発生モデルとここでは呼ぶことにしましょう)ですが、その後の観測事実がこのモデルをより正しいものへと昇華させます。2004年のスマトラ地震、2010年のチリ中部地震は、上田・金森の地震発生モデルの“予言”のどおり、若い海洋プレートが沈み込んでいる場所で起きた超巨大地震です。1900年以降に起きた超巨大地震(図3:本連載第2話でも紹介)のほとんどは、いずれも1億歳よりも若い年齢の海洋プレートが沈み込んでいる地域で起きたのです(注1)。世界の超巨大地震の発生位置。詳細は本連載第2話を参照のこと。日本列島周辺にひしめき合うプレートの模式図。2011年以前は、日本列島の地震発生の様子も上田・金森の地震発生モデルで説明が可能でした。)の沖合にある「南海トラフ」では、フィリピン海プレートという若い海洋プレートが沈み込んでいます(図4)。これはチリ型の沈み込み(図2左)に似ています。東北日本の沖合にある「日本海溝」では、年老いた太平洋プレートが沈み込んでいたので、マリアナ型の沈み込み(図2右)に相当します(より正確に言えば、東北日本の沈み込みはチリ型とマリアナ型の中間に分類されます)。西南日本では超巨大地震が起きるリスクが高いけれども、東北日本ではマグニチュード8を大きく超える地震は起きないのだろうと考えられていました。◎知られていた"謎のエネルギー"当初は漠然としていた地震発生モデルは、その後の日本列島での地震や地殻変動の観測により裏付けられていきました。日本では約100年間に渡って測量が実施されていましたので、長期間の地殻の変動を見積もることが可能でした。その結果、西南日本の陸地はギュウギュウと押されて縮んでいましたが、東北日本ではそのような様子は見られませんでした(図5、下図)。地震観測の結果、西南日本の南海トラフでは地震活動が非常に低いことが分かりました(図6、下図)。日本海溝沿いでは、マグニチュード8以下の地震が頻発していることが分かっていました。中規模・小規模の地震のおかげで、巨大地震のエネルギーが溜まらない状況に見えます。地殻が圧縮されている地域(青色)が認められる。北海道南部地域では地殻の伸長(赤色)が認められるが、この地域の測量誤差は大きい。2006年〜2010年のマグニチュード4以上の地震に関する発生位置(震央)の分布。南海トラフ沿いの大規模地震の予測可能性に関する調査部会資料(2012)より。http://www.bousai.go.jp/jishin/nankai/yosoku/pdf/20130528yosoku_s06.pdf科学とは長い時間をかけて仮説を検証し、知識を積み重ね、理論を構築していく学問です。地震発生についても同じです。沖合ではマグニチュード9の超巨大地震は起きない」という理論を自ら徐々に構築していたのです。説明できていない重大な事実もありました。日本海溝に沈み込む太平洋プレートが年間約8cmで移動していることは分かっていましたので、沈み込みの際に岩盤の歪として蓄えられる全エネルギーは計算可能です。そこで東北沖で発生した小規模・中規模の地震のエネルギーをすべて足しあわせてみましたが、予想される全エネルギー量の3割程度にしかなりません。「30年程度の周期で中規模の地震が繰り返し起きていて、地殻の歪を解消している」というわけではないのです。我々学者たちは、その食い違いの事実を知っていたものの、2011年の地震でその真実を知ることになるのです。