JP2011232244A

JP2011232244A - 地震予測の方法及び装置

Info

Publication number: JP2011232244A
Application number: JP2010104243A
Authority: JP
Inventors: Akira Omori; 晃大森
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2011-11-17

Abstract

【課題】いつ？、どこで？、どの位の大きさの？地震が発生する可能性があるかを予測し得る方法及び装置システムを提供する。
【解決手段】フラックスゲート地磁気計により地磁気観測を行い、コンピュータに観測データを保存する。観測基線値から大きく逸脱した異常パルスを検出し、各種のパルスから、地震性の０．２ｎＴ以上の針状パルスを拾い出す。針状パルスの発生時刻、発生場所、パルスの高さ、から地震発生の時期・場所・大きさを決定し地震予報を発信する。
【選択図】図３

Description

本発明は、地震予測の方法及び装置に関する。

従来の地震予知は、例えば東海地方のように近年における地震発生が少ない空白域で、今後大きな地震が発生する可能性があるという程度のものに過ぎず、正確度が極めて低かった。しかも、地震の直前予知は困難であるとされていた。このため、１９９５年１月に阪神・淡路大震災をもたらした兵庫県南部地震も予知されることなく発生した。さらに、２００９年８月１１日に発生した駿河湾の地震（Ｍ６.５、最大震度６弱死者１名、重軽傷者３１９名）も予知されることなく発生し、前兆現象は無かったと気象庁から報告された。

一方、特開平３−１５７９２号公報は、過去の地震発生前後における大気圧と潮汐の組み合わせの変動形態と現在の推移形態予想を比較することによって地震の発生時期を予測することを記載している。

特開平３−１５７９２号公報

従来の地震予知技術では、地震予知は困難を極めている。それ故に、全ての地震の予知が不可能であったとしても、かなりの高い確率で地震発生を予知できれば、社会に多大な貢献をもたらすことになる。
上述した特開平３−１５７９２号公報に記載の方法は、興味ある方向を示唆しているが「どで？」及び「どれ位の大きさの？」地震が発生するかを予知するまでに到っていない。

本発明の目的は、地震が発生する可能性のある時期、場所及び大きさを、高い精度で予測することができる地震予測の方法及び装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、何を観測すれば予測できるかを考察した。地震には、前震→本震→余震とあるが、前震と一般地震の判別が難しく本震を予測できない。さらに、音・電波・光なども検討したが地中を伝わるには、減衰が大きく検出不能である。

そこで考えたのが、磁力線である。磁力線は、いかなる物質も透過する性質がある。但し、良磁体があればそちらを選んで伝播する。それ故に、磁力線の変化から地震前兆現象が把握できないかを模索した。

ヒントは、子供の頃に遊んだ「小石を岩石に叩きつけると火花が散る。特に、乳白色の小石が顕著に大きな火花となった。」にある。割れた乳白色の小石同志を、暗い場所で軽く擦り合わせると、青白い光を放ち独特の臭い（オゾン）がした。この現象は、電気の放電によるものと思った。（放電すると磁力線も同時に放出される。）
岩石に、外力（圧縮・引っ張り・曲げ・ねじり・剪断）を加えると「圧電効果による電荷の発生」や「磁気ひずみ効果による磁力線の変化」を生ずる。外力を増すと岩石は、降伏点を過ぎると微小な亀裂が入り、一機に強烈な磁力線が放出される。更に外力を加え続けると大きな剪断割れ目が入る。（鹿児島大学理学部地学科岩石力学岩松・山田、１９８８による）
磁力線を放出してから、大きな剪断破壊（地震発生）までの時間が地震発生の予測期間として応用できる。

本発明は、地磁気観測データから地震予測を行う地震予測装置において、地磁気観測装置（フラックスゲート地磁気計）によって観測基準値を基準値として観測された地磁気の値を入力して地磁気観測データを形成する地磁気観測データ形成手段と、該地磁気観測データから地磁気の強さを示す０．２ｎＴ以上の針状パルス信号を判別する針状パルス信号判別手段と、前記判別された針状パルス信号から地震予測信号を形成する地震予測信号形成手段を備えることを特徴とする地震予測装置を提供する。

本発明は、また、地磁気観測データから地震予測を行う地震予測装置を用いた地震予測方法において、
地磁気観測データ形成手段が、地磁気観測装置（フラックスゲート地磁気計）によって観測基準値を基準値として観測された地磁気の値を入力して地磁気観測データを形成し、針状パルス信号判別手段が、前記地磁気観測データから地磁気の強さを示す０．２ｎＴ以上の針状パルス信号を判別し、
地震予測信号形成手段が、前記判別された針状パルス信号から地震予測信号を形成することを特徴とする地震予測方法を提供する。

圧電効果による放電と磁気ひずみ効果による磁力線の変化は、雷の稲妻・エンジンの点火プラグの放電を連想すれば、極短時間（０.００１秒〜１０秒間程度）の事象である。故に、地磁気に極短時間の針状パルスが含まれるはずである。しかし、針状パルスの地磁気を観測するには、測定間隔が「０．００１秒単位毎」「０．０１秒単位毎」「０．１秒単位毎」「１．０秒単位毎」の高速観測を行わなければ、データは消失してしまう。

これまで、気象庁の地磁気観測に用いていたプロトン地磁気計は、測定間隔が「分単位毎」の観測しかできなかったが、フラックスゲート地磁気計を用いるようになり、測定間隔は、「１秒単位毎」及び「０．１秒単位毎」の観測が可能になった。

地球の地磁気の強さは、約５０，０００ｎＴである。実際の地震発生中の地磁気変動は、２ｎＴ程度である。故に、針状パルスの地震前兆現象として扱うパルスの値は、フラックスゲート地磁気計の分解能が０．１ｎＴ以下のため０．２ｎＴ以上から判別値として使用可能である。

去る２００９年０８月１１日０５時０７分０５．７秒に駿河湾で発生した地震は、規模がマグニッチュード（Ｍ）６．５、深さ２３ｋｍ、最大震度６弱、の被害地震（死者１名、負傷者３１９名）である。この地方は、東海地震に備えて、現代科学の最高水準の観測機器を敷設して観測態勢が整っているにもかかわらず、「地震前兆現象は、無かった」と気象庁は報告している。

この地震の予測ができなければ、今後発生する地震の予測は不可能であると考え、地震発生前の気象庁柿岡地磁気観測所の地磁気データに針状パルスが発生していないか精査したところ、ＵＴＣ時間の２００９年０８月０９日０９時００分２５秒頃に、図１に示す通り、測定間隔が「０．１秒単位毎」の観測において、南北成分地磁気にパルス幅約１秒・パルス高さ約１０ｎＴの針状パルスを発見した。

これに対し、測定間隔が「１秒単位毎」観測において、パルス高さ約３ｎＴと低く、検出した値から、パルス高さを捉え切れていないことが分かる。

更に考察すれば、測定間隔「０．１秒単位毎」の観測データも「０．０１秒単位毎」の観測データと比較したとき、差異を生ずることは、必然であり「実用地震予測」に不可欠である。技術的に可能な測定間隔「０．００１秒単位毎」も、針状パルスの形態を把握し、正確な地震発生時期の決定研究のために必要である。

その他の地磁気観測所（女満別、鹿屋、父島）のデータには、針状パルスが観測されて無く、駿河湾の地震の前兆現象と判断した。

針状パルス発見に伴い、日本近辺で発生した有感地震について、過去５年間に遡り、「地震規模Ｍ６．０以上」と「震度５弱以上・Ｍ６．０未満」の地震の前兆である針状パルスの調査をした。

その結果、１３７回発生した地震全て（１００％）に８日前から１日前の間に針状パルスが確認できた。特に、Ｍ７．０以上の大型地震については、１７回発生して８日前から２日前までに針状パルス（５ｎＴ〜３００ｎＴ）を確認できた。

本発明によれば、１日〜８日前に地震発生が予知できるので、安全対策が可能となり、災害を最小限にできる効果がある。また、人々の地震に対する不安感を排除し、パニックを防止できる効果もある。

以上のように、本発明によれば地磁気の強さを示す０．２ｎＴ以上の針状パルス、基本的には０．２ｎＴ〜３００ｎＴの針状パルスを用いることで地震予測することができ、これによって地震が発生する可能性のある時期、場所及び大きさを、高い精度で予測することができる。

本発明の実施例の構成を示すブロック図。駿河湾地震の前兆現象の観測図。地震予知の方法及び装置システムのフローチャート図。地磁気観測データを示す図。地磁気異常値のパルス形態の説明図。地震前兆パルスの定義図。地震磁気の伝播の説明図。地震の大きさ予測の変換図。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図２は、本発明の実施例の地震予測装置の構成を示すブロック図である。

図２において、地震予測装置１は、入力手段２、地磁気観測データ形成手段３、針状パルス判別手段４、地震予測信号形成手段５、データベース６及び出力手段７を備える。

各地に備えられた地磁気観測装置（フラックスゲート地磁気計）によって観測基準値を基準値として観測された地磁気の値Ａ、Ｂ、Ｃ…は入力手段２に入力される。

地磁気観測データ形成手段３は、地震観測装置によって観測基準値を基準値として観測された地磁気の値を入力して地磁気観測データを形成する。

針状パルス信号判別手段４は、前記地磁気観測データから地磁気の強さを示す０．２ｎＴ以上の針状パルス信号を判別する。

地震予測信号形成手段５は、前記判別された針状パルス信号から地震予測信号を形成する。

データベース６は、地震予測プログラムその他の計算用のプログラムを備える。

出力手段７は、形成された地震予測信号を外部の表示装置あるいは通信手段に出力する。

フラックスゲート地磁気計により地磁気観測を行い、地震予測装置１のデータベース６に観測データを保存し、観測基線値から大きく逸脱した異常パルスを検出し、各種のパルスから、地震性の０．２ｎＴ以上の針状パルスを拾い出し、針状パルスの発生時刻、発生場所、パルスの高さ、から地震発生の時期・場所・大きさを決定し地震予報を発信する。

図３に地震予測の方法及び装置のプロセスフローチャートを示す。ａ図は、フラックスゲート地磁気計である。この装置により地磁気を観測する。ｂ図は、各種の地磁気観測データを蓄積保存する。ｃ図は、蓄積した地磁気観測データから、基線値より大きく突出した異常値パルスを検出する。ｄ図は、検出した異常値から、地震の前兆となる針状パルスを拾い出す。ｅ図は、各地の観測データの突合せにより地震予知をする。ｅ図の詳細をf図、ｇ図、ｈ図に示す。最後に地震の発生場所・大きさ・期日を決定し地震予報を発信する。

図４に地磁気観測データを示す。ａ図は、気象庁柿岡観測所の地磁気総磁力の「分間隔」観測結果である。地磁気には、１日周期の変化が見られる。太陽放射によるもので、昼と夜では地磁気の大きさが異なる。この様な周期を毎日繰り返し、磁気嵐があると、この形態が崩れる。ｂ図は、分間隔で観測した一部分を「秒間隔」で観測した状態を示す。地磁気は、脈動し複数の異常パルスが確認できる。ｃ図は、ｂ図データにハイパスフィルターを通す処理をして、ベースラインを平滑に均し異常パルスを検出した状態を示す。複数の異常値が浮かび上がり選別や比較ができる。

図５に、地磁気異常値のパルス形態を示す。ａ図は、一般地磁気ノイズパルスを示す。太陽風による磁気嵐などにより脈動している。ｂ図は、火山性パルスの地磁気変動である。桜島の噴火活動中に鹿屋地磁気観測所が観測したデータである。マグマの動きなどによりパルスの高さに対する時間幅が大きい。ｃ図は、地震性針状パルスである。一瞬の磁気放出による極短時間の針のように鋭いパルスが特徴である。ｄ図は、地磁気の一般ノイズに乗じた針状パルスで、複合パルスとなっている。ｅ図は、地震発生により生じた地磁気変動である。２００９年０８月０９日１９：５５東海道南方沖Ｍ６．８発生地震の柿岡地磁気観測所で観測したデータである。実際の地震による地磁気の変動は、約２ｎＴ程である。

図６に、地震前兆の針状パルスを示す。パルスの高さにより時間幅を規定し、地震前兆パルスとその他の異常パルスの選別をする。
「地震前兆の針状パルス」とは、縦軸に地磁気の強さｎＴ（ナノテスラ）、横軸に時間（秒）としたグラフにおいて、「高さ５ｎＴ未満のとき、幅は３秒以内」「高さ５ｎＴ以上１０ｎＴ未満のとき、幅は５秒以内」「高さ１０ｎＴ以上５０ｎＴ未満のとき、幅は、１０秒以内」「高さ５０ｎＴ以上１００ｎＴ未満のとき、幅は、２０秒以内」「高さ１００ｎＴ以上３００ｎＴ未満のとき、幅は、３０秒以内」「高さ３００ｎＴ以上のとき、幅は、６０秒以内」の「針状パルス地磁気」を用いる。

図７は、地震磁気の伝播を説明するための日本列島近辺の断面図を示す。日本列島は、比重の差によりマントルやプレートの上に浮いている。

「日本列島は、花崗岩」「太平洋プレートは、玄武岩」のおおよその岩石でできている。岩石の科学的組成である鉄分（Ｆｅ）は、花崗岩が約１％、玄武岩が約１０％である。

太平洋プレート内の、星印の場所で発生した磁力線は、良磁体である鉄分の多い太平洋プレートを伝播し、鉄分の少ない日本列島への伝播が少なくなる。

よって太平洋プレート近辺で発生する磁力線は、父島で強くなり、柿岡では弱い。同様にして、北海道の女満別や九州の鹿屋の陸域では弱くなる。

一方、日本列島の極浅いところで発生する直下形の地震は、各々の地磁気観測所圏内である柿岡・女満別・鹿屋地磁気観測所で観測され地震発生場所の特定ができる。陸域での観測点が少ないため地震磁気の発生場所が大雑把になる。先ずは、「各地方毎」、更に「各県毎」に観測点が必要である。父島での地磁気観測値は、極めて低い値となる。

願望として、父島の観測点のみでは、針状パルスがどこから発せられているか分からないため、南鳥島・沖ノ鳥島・大東島と関東地方の日本海溝沖・東北地方の日本海溝沖・北海道地方の千島海溝沖・千島列島の千島海溝沖に観測点があると正確な位置の判別が可能になる。

父島地磁気観測所で観測されたＭ７クラスの地震性針状パルスは、調査の結果マリアナ諸島・フィリッピン・台湾〜千島列島の地震に反応している。千島列島の地震に女満別地磁気観測所が地震の発生場所（深さ）により無反応のこともある。同様に、台湾や南西諸島の地震に鹿屋地磁気観測所が無反応のこともある。

図８は、地震性針状パルスの高さ（ｎＴ）から地震の大きさＭ（マグニッチュード）の変換図である。各種の地磁気成分の針状パルス高さの最高の値を用いる。これまでの地磁気観測データと発生した地震規模の対比から求めた、おおよその値である。

５ｎＴ以下のときはＭ４クラス、１０ｎＴ以下のときはＭ４．５クラス、５０ｎＴ以下のときはＭ５クラス、１００ｎＴ以下のときはＭ６クラス、３００ＮｎＴ以下のときは、Ｍ７クラスの地震発生予測をする。３００ｎＴを越えたときは、巨大地震を予測する。

因みに、地磁気記録の残る大きな地震に付いて表記する。
○ 兵庫県南部地震（阪神・淡路大震災）（内陸直下形）
発生時刻；１９９５年（平成０７年）０１月１７日午前０５時４６分、
震源地；大阪湾（神戸市・淡路島近辺北緯３４度３６分、東経１３５度０２分、
深さ１６ｋｍ、
大きさ；Ｍ：７．３、最大震度７、
気象庁の地磁気観測は、分単位地磁気観測のため観測されていなかった。京都大学の峰山地磁気観測所（京都府）の秒単位地磁気観測において、正確性に欠けるとの前提条件付であるが、水平成分のパルス高さ１２ｎＴ、矩形波４本が０１月１２日に観測されていた。

○ 鳥取県西部地震（内陸直下形）
発生時刻；２０００年（平成１２年）１０月０６日１３時３０分、
震源地；鳥取県西部北緯３５度１６分、東経１３３度２１分、深さ９ｋｍ、
大きさ；Ｍ：７．３、最大震度６強、
京都大学の峰山地磁気観測所の秒単位地磁気観測において、水平成分のパルス高さ１２０ｎＴ、矩形波４本が１０月０４日〜０５日に観測されていた。

○ 平成１６年（２００４年）新潟県中越地震（内陸直下形）
発生時刻；２００４年（平成１６年）１０月２３日１７時５６分、
震源地；新潟県中越地方北緯３７．３、東経１３８．９、深さ１３ｋｍ、
大きさ；Ｍ：６．８、最大震度７、
気象庁柿岡地磁気観測所の秒単位地磁気観測において、水平成分パルス高さ６ｎＴ、垂直成分パルス高さ６ｎＴ、総磁力パルス高さ１００ｎＴ、針状パルス（パルス幅約５秒）が１０月２０日に観測されていた。その他の観測所では、観測されていない。

○ ２００５年三陸沖地震（海洋プレート形）
発生時刻；２００５年（平成１７年）１１月１５日午前０６時３８分、
震源地；三陸沖北緯３８．０、東経１４４．９、深さ８３ｋｍ、
大きさ；Ｍ：７．２、最大震度３、
気象庁父島地磁気観測所の秒単位地磁気観測において、水平成分パルス高さ１５０ｎＴ、垂直成分パルス高さ８０ｎＴ、総磁力パルス高さ１５０ｎＴ、の針状パルス（パルス幅約１０秒）が１１月０７日に観測されていた。その他の観測所では、観測されて無い。

◎ 地磁気針状パルス発生による地震発生注意報発信
地磁気観測による針状パルス発生時に、地震発生注意報をインターネットのホームページ「アキラの地震予報」で２００９年０８月２３日から２０１０年０３月３１日までに８７回発信して全ての予報にて、地震が発生した。但し、地磁気観測所でのメンテナンスによる地磁気異常を、分からないで発信した予報を除外した場合。
因みに、大きな地震注意報を発信して、実際に地震が発生した実例を示す。

○ 地震注意報発信一例
・針状パルス発生内訳
父島地磁気観測所ＵＴＣ２００９年０９月０１日０８時０５分発生
水平成分パルス高さ１００ｎＴパルス幅約１０秒
垂直成分パルス高さ１００ｎＴパルス幅約１０秒
総磁力パルス高さ５ｎＴパルス幅約１０秒
鹿屋地磁気観測所ＵＴＣ２００９年０９月０２日１６時５３分発生
南北成分パルス高さ１６ｎＴパルス幅約１０秒
東西成分パルス高さ２０ｎＴパルス幅約１０秒
垂直成分パルス高さ５ｎＴパルス幅約１０秒
総磁力パルス高さ２７０ｎＴパルス幅約１０秒
・地震注意報発信内訳
発信時刻；２００９年０９月０３日０１時５４分発信
発信内容；鹿屋圏内の地磁気が大きく乱れています。九州地方にＭ６．０
クラス以上の地震発生の可能性を秘めています。１週間程要注意です。
発生地震；発生時刻２００９年０９月０３日２２時２６分
震源地薩摩半島西方沖北緯３１．１度東経１３０．３度
深さ１６７ｋｍ
大きさＭ：６．０最大震度震度４（宮崎県南部山沿い）

１…地震予測装置、２…入力手段、３…地磁気観測データ形成手段、４…針状パルス判別手段、５…地震予測信号形成手段、６…データベース地震予測プログラム、７…出力手段。

Claims

地磁気観測データから地震予測を行う地震予測装置において、地磁気観測装置によって観測基準値を基準値として観測された地磁気の値を入力して地磁気観測データを形成する地磁気観測データ形成手段と、該地磁気観測データから地磁気の強さを示す０．２ｎＴ以上の針状パルス信号を判別する針状パルス信号判別手段と、前記判別された針状パルス信号から地震予測信号を形成する地震予測信号形成手段を備えること
を特徴とする地震予測装置。
地磁気観測データから地震予測を行う地震予測装置を用いた地震予測方法において、
地磁気観測データ形成手段が、地磁気観測装置によって観測基準値を基準値として観測された地磁気の値を入力して地磁気観測データを形成し、針状パルス信号判別手段が、前記地磁気観測データから地磁気の強さを示す０．２ｎＴ以上の針状パルス信号を判別し、
地震予測信号形成手段が、前記判別された針状パルス信号から地震予測信号を形成すること
を特徴とする地震予測方法。