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東日本大震災の大津波は「爆発による付加体のずれ」によって発生した。

深さ7キロの浅い場所で「第二のすべり」が発生した。
(14時46分18秒の「第一のすべり」=本震から約60秒後に)

「第二のすべり」は海溝の岩盤を一度に破壊するような大きなすべり。
http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2011/12.html
→爆発を暗示している。

この「第二のすべり」が大津波を発生させた。

「第二のすべり」によって「付加体」が大きく動いたことで発生した。

なぜ「付加体」が大きく動いたのか?

通説ではプレートの跳ね上がりが「付加体」を持ち上げたとされている。

しかし

下図を見れば、この「第二のすべり」はプレート境界より2~3km浅い地点で発生。

(「第二のすべり」がプレートの跳ね上がりであるなら、プレート境界上で「第二のすべり」が発生するはずである。)

つまり

「第二のすべり」はプレートの跳ね上がりが原因ではない。

一度に岩盤を破壊するような現象がプレート境界より上で発生する自然現象は有り得ない。

人工的に爆発を起こす方法しか、プレート境界より2~3km浅い地点で「第二のすべり」を発生させる要因は考えられない。

そして

付加体の根の部分を爆発させる方法は今後も行われる可能性を否定できない。



http://www-solid.eps.s.u-tokyo.ac.jp/nantro~/touhoku.html
031101.jpg



「第二のすべり」はプレート境界で発生していない。
プレート境界より2~3km浅い地点で発生。


下図断面図は広範囲の地域を1つの断面図にまとめているため、「第二のずれ」発生地点の正確な断面図ではない。
しかし「第一のずれ」も断面図に記載されていることから、「第二のずれ」発生地点の断面をおおむね正確に表示しているとみなしました。

http://www.niitsuma-geolab.net/archives/47
031001.jpg

別の断面図
プレート境界では「第二のずれ」は発生していない。

http://www.jamstec.go.jp/chikyu/magazine/j/special/no14-1/index.html
031004.jpg



深さ7kmの地点で「第二のずれ」が発生
http://www.nikkei.com/article/DGXDASDG1902V_Z10C11A5CR8001/
030902.jpg

http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/YOTIKYO/11seikahoukoku/koukai/r0501.1.11.htm
http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/YOTIKYO/11seikahoukoku/koukai/r0501.1f2.11.jpg
深さ7km付近で地震は発生していない
東京大学地震研究所
1994年三陸はるか沖地震の震源域の西側領域で人工地震探査

03093.jpg


東日本大震災発生直後の津波高さが急上昇し、5mにも達した。

その原因は

堆積物が塊となった「付加体」が地震によって浮き上がるようにずれたことに起因する。

(「付加体」とは
プレートの移動によって運ばれてきた泥や砂が大陸プレートの境界部分にたまってできた塊。)

通説では
「付加体」が地震によって浮き上がるようにずれた原因は
→地震によって、陸のプレートとともに付加体も跳ね上がり、そもそも「付加体」はすべり易い物質であるため、過剰にすべってしまった。

しかし

「付加体」を浮き上がるようにずれさせた現象は、地震による大陸プレートの跳ね上がりではない。

なぜなら

上図の海溝付近の断面図を見れば、プレート境界上で発生するはずの「第二のすべり」が
プレート境界より2~3km浅い場所で突然発生しているから。

プレート境界より2~3km浅い場所には「第二のすべり」を引き起こす要因が存在しない。


031002.jpg


030705.jpg


http://d.hatena.ne.jp/hatehei666/20110927/1317096604
031003.jpg


http://www.asahi.com/special/10005/TKY201105260101.html
震災後に海洋機構が調べたところ、海底が南東方向に約50メートル、上に約7メートル動いていた。
辻健京都大助教らはプレート境界がずれると同時に、分岐した断層=付加体も動いたことで断面がくさび形をした海底全体が上に飛び出すようになると推定。
海底の動きが大きくなり、津波が高くなった原因の一つと分析している。

030703.jpg

付加体ができる過程



http://www5b.biglobe.ne.jp/~ueta/accrete.htm
030702.jpg



震災後に海洋機構が調べたところ、海底が南東方向に約50メートル、上に約7メートル動いていた。
辻健京都大助教らは、プレート境界がずれると同時に、分岐した断層=付加体も動いたことで断面がくさび形をした海底全体が上に飛び出すようになると推定。
海底の動きが大きくなり、津波が高くなった原因の一つと分析している。


030701.jpg



http://plaza.rakuten.co.jp/cactuslover/diary/201104120000/
東北大の今村文彦教授(津波工学)は、これらを分析。震源となったプレート境界面から、上向きに急角度で枝分かれした「分岐断層」=付加体が同時にずれると、今回の大津波を説明できることを推定した。
030704.jpg




http://blogs.yahoo.co.jp/xrbpr193/6288165.html
【パルス状の海面上昇】

岩手県釜石市の沖合50~80キロメートルの海底にケーブル津波計が設置されていました。このケーブル津波計は、地震発生から約10分後までに、2メートル弱の海面上昇を記録していましたが、地震発生から約13分後、突如5メートル近くも海面が上昇していたことを記録したのです。(図2参照)


図2 釜石沖沖合50㎞(TM1)と80㎞(TM2)の地点で海底ケーブル津波計が捉えた津波

このパルス状の鋭角な津波こそ、東日本の太平洋沿岸地域に大きな被害をもたらした張本人なのですが、そこには、これまでに解明されたことのない、驚くべき津波発生の仕組みが隠されていたのです。

それは、日本海溝に近い三陸沖の浅い海底で、55メートルもの断層のすべりがなければ、この5メートルを超える切り立った津波は発生しない、という事実だったのです。

陸のプレートと海のプレートが固着を起こすのは、海底からの深さが約10~40キロメートルの比較的深い部分で、ここでマグニチュード9.0の地震が起こると、20メートル程度のプレートが跳ね上がった(すべった)ことになります。

しかし、これだけでは5メートルを超える津波は観測されることはなく、この高さの津波を起こすには、10キロメートルよりも浅い部分で55メートルというすべり量(海底変動)が必要なのです。

ところが10キロメートルより浅い部分では圧力が小さいため、プレート間に固着が起こらないと考えられてきました。固着が起こらないのでひずみを溜めることなく、日常的にズルズルと小さなすべりが起きているか、大きな地震の後、時間をかけて静かにすべるかの、いずれかであると考えられてきました。

つまり10キロメートルより浅い部分が一挙に55メートルもすべることなどこれまでの常識ではあり得ないのです。

【陸のプレートに正断層】

2008年海洋開発研究機構が、潜水調査船「しんかい6500」で、水深3500メートルの深海に正断層を撮影していました。海底に高さ100~150メートルもある切り立った壁面を持つ壁が25キロメートルも続いていたのです。

しかもこの崖は、形成されてからそれほど時間がたっていません。なぜなら、形成されてから時間が経っていると表面にマンガンが付着して汚れてしまう(マンガンコーティング)のですが、この壁にはマンガンコーティングは見られませんでした。

陸側のプレートでは、海側のプレートの圧力を受けて圧縮場になり、逆断層ができるのに、引張場でできる正断層ができている。(図3参照)
しかもこの正断層によって1キロメートル近い地層のずれ(オフセット)が生じているのです。一体この正断層はどうしてできたのでしょうか。

図3 圧縮場と引張場
(圧縮場では逆断層の地震、引張場は正断層の地震となる)

【付加体とオーバーシュート】

日本海溝では、陸のプレートの下に、海のプレートが沈み込んでいます。海のプレートにはホスト・グラーベン構造と呼ばれるノコギリの歯のような凹凸があって海溝軸付近に溜まる堆積物をはぎ取るようにして、地球の内部に運んで行きます。

この海溝軸付近の、堆積物の溜まった部分は、「付加体」と呼ばれています。付加体は岩石化していない柔らかい物質であるため、プレートと固着を起こすことはなく、すべりやすい物質なのです。

そして、先の正断層は、この付加体の西の端に存在しています。ここに大きなオフセットを持った正断層が存在するいうことは、過去に日本海溝の付加体全体が大きく東の方向にすべったことを推測させます。

固着を起こさず、ひずみのエネルギーを蓄積しない付加体で大きなすべりが起こる。そう、オーバーシュート(「過剰すべり」又は「すべり過ぎ」)が起きているのではないか、と考えられたのです。

【巨大津波のメカニズム】

つまりこうです。
海のプレートと陸のプレートが固着して、海のプレートが陸のプレートを地球内部へと引きずり込んでいく。それに伴ってすべりやすい付加体も地球内部へ引きずられていく。ひずみの蓄積が限界を迎えると、耐えられなくなった陸のプレートが跳ね上がる。普通の地震の発生です。(プレート境界型地震)

この普通の地震によって、陸のプレートとともに付加体も跳ね上がりますが、そもそもすべり易い物質であるため、過剰にすべってしまう。これがオーバーシュートです。
このすべり過ぎによって陸側の岩盤が海の方向に大きく伸び、そこが引張場になって正断層が形成される。しかも、プレート境界断層に比べてより垂直に近い角度を持っている。

これは、オーバーシュートによって、付加体がより垂直に近い方向にポンと飛び出したことを想像させます。海底面が垂直に近い方向に大きく隆起すれば、当然、その上にある海水は高く持ち上げられることになる。その海水が重力の復元力によって四方に広がり、巨大津波になる。(図4参照)

図4 付加体周辺で発生したオーバーシュート

今回の東北地方太平洋沖地震で、これが起こったとすると、釜石沖で観測された5メートルのパルス状の津波がなぜ発生したかの疑問にうまく答えることができます。付加体が垂直に近い方向にオーバーシュートするなら、鋭角な、パルス状の津波が発生してもおかしくないのです。

【観測データが意味するもの】

2008年に「しんかい6500」で、先に述べた正断層を見つけた後に、東北大学の研究チームがこの崖のある正断層を挟む形で地震計や圧力計などの観測機器を設置していたのです。

そして、まさにこの設置場所を舞台として、東北太平洋沖地震が発生したのです。しかも、巨大なパルス状の津波の発生から考えて、この正断層付近でオーバーシュートが起こった可能性があるのです。

この観測の結果、地殻変動のデータは、驚くべきものでした。
問題の正断層の付近で、海底面が5メートルも隆起し、しかも海側(東)に向かって40~50メートル近くも動いていたのです。

この浅い部分ではプレート間の固着は起こらないので、ひずみを解放して大きなすべりが発生したとは考えにくく、先に述べたように、プレート境界の深部でプレートの固着部分の破壊が起って陸のプレートが跳ね上がり、大きな地震が発生する。これに誘発されて、付加体がオーバーシュートし、その結果、海側へ40~50メートル移動し、海底面が5メートル隆起して巨大津波が発生する。

さらなる観測データの分析で、実際にオーバーシュートが起こっていたのかどうかが明らかになることが期待されています。

【地震波の分析によるオーバシュートの証明】

2011年5月、東京大学の井上准教授らがスタンフォード大学と共同で世界各地の地震波データを分析して、東北地方太平洋沖地震の破壊プロセスを解明し、その結果をアメリカの科学雑誌「サイエンス」に発表しました。

①最初の3秒間はプレート境界浅部でゆるやかな初期破壊が起きる。
②発生後40秒までにプレート境界深部、すなわち陸地の方向に向かって破壊すべりが進展する。
③発生後60秒に、一番浅い部分、すなわち海溝の岩盤を一度に破壊するような大きなすべりが起こる。
④その後、破壊すべりはプレート境界を深部へ、つまり陸地方向へ向かって再び進展し、90秒後に海岸線近くの地下深部まで到達した。

この4つの破壊プロセスのうち、巨大津波を引き起こしたのは③で、海溝付近での大きなすべりが、「すべり過ぎ」るほどすべったために巨大津波を引き起こした。
この現象を「ダイナミックオーバーシュート(動的過剰すべり)」と呼びました。

また、①③がプレート境界浅部、②④は深部で発生し、身体に感じるようなガタガタという高周波の地震波は②④の深部からしか放射されていない。
これによって、今回の地震には「二面性」があると指摘し、こうまとめています。

「東北沖地震は、浅部での静かだが大きなすべりと深部でのガタガタすべりの共存する現象であった。このことは今後の、沈み込むプレート境界での地震の発生パターンを予測する際の鍵を握る。・・・東北沖地震は、深部のガタガタすべりが浅部の静かなすべりを誘発したかもしれない。」

こうして、2011年3月11日の東北地方太平洋沖地震によってあの巨大な津波が発生したと考えられるのです。今後の観測データによる裏付けを期待しましょう。
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東北沖の大地震のメカニズム、難しい説明ですが、何となく理解できました。

今後もよろしくご指導ください。
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