JP2015203693A

JP2015203693A - 地震予測方法及び地震予測装置

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Publication number: JP2015203693A
Application number: JP2014094175A
Authority: JP
Inventors: 惠藏多田; Keizo Tada
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-04-12
Filing date: 2014-04-12
Publication date: 2015-11-16

Abstract

【課題】スロークエイクの発生を任意の地点で検出できる地震予測装置を提供する。【解決手段】地震予測装置１を、パーソナルコンピュータ３及びこのパーソナルコンピュータ３に接続された音波受信機５で構成し、一方のプレートと、この一方のプレートの下側にもぐり込んだ他方のプレートとの間のアスペリティーで生じるスロークエイクに起因する音を音波受信機５の受信アンテナ７で受信し、パーソナルコンピュータ３に送信する。【選択図】図１

Description

本発明は地震の発生を予測する方法及び予測する装置に関する。

大型の地震は甚大な被害をもたらすが、地震の発生を正確に予測できれば地震による人的な被害の多くは回避できる。例えば、地震の発生が予測できれば高台の運動場などに避難しておくことにより津波及び建物の倒壊による人的な被害を回避できるし、ガス製品や電気製品の使用を控えることにより火災の発生を少なくすることもできる。

現在、地震の予知や予測に関しては、気象庁が提供している緊急地震速報が幅広く利用されている。緊急地震速報が出されるとテレビには震源地及び予想震度が表示され、携帯電話では緊急地震速報が出された旨の警報が行われ、震源地及び予想震度を確認できる。この緊急地震速報を利用することにより地震による人的な被害をある程度は回避できるが、この緊急地震速報は地震のＰ波を感知してから出されるものである。したがって、震源地に近く、地震による被害が大きい地域では、緊急地震速報が出されてから短時間でＳ波が到来するので緊急地震速報の利用価値は少ないし、一般的に言って、緊急地震速報を受けてから地震動が到達するまでに十分な地震対策を行うことは容易ではない。

そこで、地震発生前に、近く発生する地震を予測して地震により発生する被害を最小限にとどめようとする研究が行われている（特許文献１参照）。このような研究は、例えば大規模な地震の発生前に生じる微弱な地震を検出しようとするものである。この微弱な地震の発生メカニズムを図９及び図１０を参照して説明する。大規模な地震は、大陸プレートＡと、この大陸プレートＡに入り込んでいる海洋プレートＢとの引っ掛かり部分（アスペリティー）Ｃが外れて大陸プレートＡ及び海洋プレートＢが弾性的に動くことにより発生するものである。海洋プレートＢの大陸プレートＡの下側へのずれ込みが進行しても引っ掛かり部分Ｃが弾性的に変形している間は大規模な地震は発生しない。しかしながら、海洋プレートＢの大陸プレートＡの下側へのずれ込みが進んで引っ掛かり部分Ｃの変形が極限に達すると（図１０参照）、まず、引っ掛かり部分Ｃの両側Ｄ、Ｅで大陸プレートＡや海洋プレートＢに部分的な弾性反発動が生じる。ここでは、アスペリティーＣと他方のプレートとが擦れている（スロークエイクの発生）。この弾性反発動又は擦れが発生すると、引き続いて大規模地震が発生する可能性が大きい。そこで、この弾性反発動又は擦れが検出できれば大規模地震を高い確率で予測できることとなる。特許文献１に記載の発明は、スロークエイクの発生により伝わるアコースティックエミッションを検出しようとするものである。

特開平８−２２０２４７号

ところが、このアスペリティーで生じるスロークエイクによって伝わるアコースティックエミッションは高周波成分を主体としているので、スロークエイクの発生地点で検出を行わないと減衰により捕捉が困難になってしまう。

そこで本発明は、スロークエイクの発生を任意の地点で検出できる地震予測方法及び地震予測装置の提供を目的とする。

この目的を達成するための本発明の地震予測方法は、地震の前兆を検出して地震の発生を予測する地震予測方法であって、一方のプレートと、この一方のプレートの下側にもぐり込んだ他方のプレートとの間のアスペリティーで生じるスロークエイクによって伝わる可聴領域又は低周波数領域の音波を検出し、検出された前記音波を前兆として前記アスペリティーの弾性復帰による地震の発生を予測するものである。

大規模な地震は、プレートの移動によりプレート間の巨大なアスペリティーに歪がたまって行き、このアスペリティーの歪が極限まで達したときに発生する。アスペリテイーの歪が極限まで達するとプレートがそれ以上移動しても、アスペリティーはプレートの移動に追随して変形できなくなる。したがって、プレートと変形しないアスペリティーとの間には擦れが生じることとなるが、ここではアスペリティーの端で小さな弾性反発動が生じる（スロークエイク）。このスロークエイクの開始時には小さな地震が発生する場合が多い。そして、プレート間の圧力が何らかの原因（例えば火山の噴火）で小さくなると、歪が極限までたまっていたアスペリティーはいっきに弾性復帰し、このアスペリテイーの弾性復帰によって地震が引き起こされる。したがって、プレートと巨大なアスペリティーとの擦れる動きあるいは小さな弾性反発動を検出することにより大規模な地震の発生を高い確率で予測することができる。スロークエイクは、プレートがアスペリテイーを擦って相対的に動くときに又は小さな弾性反発動のときに発生する粗密波を検出することにより確認することができる。

ところで、小さなアスペリティーが極限まで変形してから弾性復帰しても大規模な地震には至らない。したがって、小さなアスペリティーだけのスロークエイクと大きなアスペリティーのスロークエイクとを区別して検出することが、地震の予測には重要である。小さなアスペリティーのスロークエイクと大きなアスペリティーのスロークエイクとは、例えば受信した音波又は粗密波の波形に基づき区別することが可能である。

プレート間の圧力の低下は徐々に進行するので、スロークエイクが発生しているときにプレート間の圧力が低下すると、アスペリティーとプレートの擦れ音は徐々に小さくなり、ついには擦れ音が検出されなくなる。しかしながら、擦れ音が検出されなくなっても、依然としてアスペリティーとプレートとは軽く接触していてアスペリティーの弾性復帰は阻止されている。この状態からプレート間の圧力がさらに低下すると、アスペリティーの歪を保持することはできなくなり、アスペリティーはいっきに弾性復帰して地震が発生する。したがって、小さな又は大きなアスペリティーの擦れ音が検出されなくなると地震発生の確率が高まる。

捕捉する音の音圧を低く設定しておけば擦れ音の高周波成分だけを捉えることができ、捕捉地と震源域との距離を、例えば捕捉音の周波数に比例したものあるいは応じたものとして求めることができる。また、複数位置で検出されたスロークエイクにより発生する音の周波数から震源位置を導き出すことも可能となる。

そして、本発明の地震予測装置は、地震の前兆を検出して地震の発生を予測する地震予測装置であって、アンテナと、このアンテナによる受信結果から、一方のプレートと、この一方のプレートの下側にもぐり込んだ他方のプレートとの間のアスペリティーで生じるスロークエイクにより伝わる音（例えば可聴領域の音）を検出する検出部と、を備えたものである。

本発明によれば、大規模な地震の発生を時間的に余裕を持って確実に予測することができる。

本発明に係る地震予測装置の構成を示す図である。神奈川県に設置した地震予測装置により捕捉した、第１の地震の発生前の音波情報に基づく周波数特性の出力シートを示す図である。地震予測装置により捕捉した、第１の地震の発生後の音波情報に基づく周波数特性の出力シートを示す図である。神奈川県に設置した地震予測装置により捕捉した、第２の地震の発生前前半の音波情報に基づく周波数特性の出力シートを示す図である。地震予測装置により捕捉した、第２の地震の発生前後半の音波情報に基づく周波数特性の出力シートを示す図である。神奈川県に設置した地震予測装置により捕捉した、第３の地震の発生前前半の音波情報に基づく周波数特性の出力シートを示す図である。地震予測装置により捕捉した、第３の地震の発生前後半の音波情報に基づく周波数特性の出力シートを示す図である。過去に発生した地震の予兆の周波数と観測地点−震源地の距離との関係を示した表である。大規模な地震の発生前に生じる微弱な地震の発生メカニズムを説明する図である。引っかかり部分の変形が極限に達した場合を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る地震予測装置の構成を示す図である。

地震予測装置１はパーソナルコンピュータ３及びこのパーソナルコンピュータ３に接続された音波受信機５から構成され、音波受信機５は受信アンテナ７で音波を受信し、受信した音波情報をパーソナルコンピュータ３に送信する。パーンナルコンピュータ３は音波受信機５から受け取った音波情報に基づき周波数特性（周波数スペクトラム）を出力する。

図２は神奈川県に設置した地震予測装置１により捕捉した、第１の地震の発生前の周波数特性の出力シートを示す図、図３はこの地震予測装置１により捕捉した、第１の地震の発生後の周波数特性の出力シートを示す図である。

第１の地震は２０１２年１２月７日の１７時１８分頃に三陸沖を震源として発生したマグニチュード７．３の地震であり、地震発生前の２０１２年１２月６日の１８時４５分に捕捉した音波情報に基づく周波数特性の出力シート（縦軸を音の強さ（ｄＢ）、横軸を周波数（Ｈｚ）とするグラフ）では特別な音波の観測結果は示されていないが（図２ａ、上側のラインは所定時間内の最大値を示す）、同じく地震発生前の２０１２年１２月６日の１８時５４分に捕捉した音波情報に基づく周波数特性の出力シートでは３００Ｈｚ乃至８００Ｈｚの範囲で大きな音波（スパイク）の観測結果が示されている（図２ｂ）。ただし、地震発生直前の２０１２年１２月７日の１７時３０分に捕捉した音波情報に基づく周波数特性の出力シートではこの大きな音波の観測結果は示されていない（図２ｃ）。そして、第１の地震発生後の２０１２年１２月７日の１７時３１分及び１７時３２分に捕捉した音波情報に基づく周波数特性の出力シートではそれぞれ、地震に基づく音波の異常な最大値が検知周波数全域で示されている（図３ａ及び図３ｂ）。図２ｂに示されている観測された大きな音波は第１の地震発生前のスロークエイクにより生じた音波と考えられる。したがって、この観測された大きな音波は第１の地震の予兆と捉えることができる。

図４は神奈川県に設置した地震予測装置１により捕捉した、第２の地震の発生前前半の周波数特性の出力シートを示す図、図５はこの地震予測装置１により捕捉した、第２の地震の発生前後半の周波数特性の出力シートを示す図である。

第２の地震は２０１３年２月２日の２３時１７分頃に十勝地方中部を震源として発生したマグニチュード６．４の地震であり、地震発生前の２０１３年２月２日の１２時２７分に捕捉した音波情報に基づく周波数特性の出力シート（縦軸を音の強さ（ｄＢ）、横軸を周波数（Ｈｚ）とするグラフ）では特別な音波の観測結果は示されていないが（図４ａ、上側のラインは所定時間内の最大値を示す）、同じく地震発生前の２０１３年２月２日の１３時２５分に捕捉した音波情報に基づく周波数特性の出力シートでは１０００Ｈｚの大きな音波（スパイク）の観測結果が示されている（図４ｂ）。この大きな音波は、地震発生直前の２０１３年２月２日の１４時１６分に捕捉した音波情報に基づく周波数特性の出力シートではほとんど示されていない（図５ａ）。ただし、ここでは１００Ｈｚから１１０Ｈｚの領域で大きな音波が記録されている。そして、地震発生直前の２０１３年２月２日の１９時１４分に捕捉した音波情報に基づく周波数特性の出力シートでは１０００Ｈｚの大きな音波が再び観測されている（図５ｂ）。図４ｂ及び図５ａに示されている観測された大きな音波は第２の地震発生前のスロークエークにより生じた音波と考えられる。したがって、この観測された大きな音波は第２の地震の予兆と捉えることができる。

図６は神奈川県に設置した地震予測装置１により捕捉した、第３の地震の発生前の周波数特性の出力シートを示す図、図７はこの地震予測装置１により捕捉した、第３の地震の発生後の周波数特性の出力シートを示す図である。

第３の地震は２０１３年４月１３日の０５時３３分頃に淡路島付近を震源として発生したマグニチュード６．０の地震であり、地震発生前の２０１３年４月７日の１８時３０分に捕捉した音波情報の出力シート（縦軸を音の強さ（ｄＢ）、横軸を周波数（Ｈｚ）とするグラフ）では５００Ｈｚの大きな音波（スパイク）の観測結果が示されているが（図６ａ、上側のラインは所定時間内の最大値を示す）、同じく地震発生前の２０１３年４月７日の１８時３４分に捕捉した音波情報の出力シートではほとんど示されていない（図６ｂ）。その後、１８時３９分に捕捉した音波情報に基づく周波数特性の出力シートでは再び５００Ｈｚの大きな音波の観測結果が示されている（図６ｃ）。ただし、地震発生直前の２０１３年４月７日の１８時３４分に捕捉した音波情報の周波数特性の出力シートではこの大きな音波の観測結果は示されていない（図７ａ）。そして、第２の地震発生後の２０１３年４月１３日の７時２１分に捕捉した音波情報の周波数特性の出力シートでは、地震に基づく２００Ｈｚ乃至７００Ｈｚの範囲の大きな音波が示されている（図７ｂ）。図６ａ及び図６ｃに示されている観測された大きな音波は第２の地震発生前のスロークエークにより生じた音波と考えられる。したがって、この観測された大きな音波は第３の地震の予兆と捉えることができる。

図８は過去に発生した地震の予兆の周波数と観測地点−震源地の距離との関係を示した表である。

図８から理解できるように、観測地点から震源地までの距離が短いと予兆の周波数（スロークエークの発生に起因する音波の周波数）は小さくなり、観測地点から震源地までの距離が長いと予兆の周波数は大きくなる。あるいは観測地点から震源地までの距離が短いと、観測される予兆の音波は大きく、スパイクは高くなるが、観測地点から震源地までの距離が長いと、減衰により観測される予兆の音波は少なくなり、スパイクは低くなる。したがって、複数点で観測することにより、震源地がどちらの方向か分かるため、震源までの距離とあわせて考慮することにより、震源位置が明確となる。したがって、例えば、神奈川県と兵庫県でそれぞれ予兆を観察して予兆の震源地をより正確に特定することが可能となる。例えば、神奈川県でほぼ７００Ｈｚの予兆を観測したときに、兵庫県ではほぼ１ｋＨｚの予兆を観測していれば、震源地は宮城県沖と推定できる。

本発明は地震による被害をできるだけ抑えるために利用できる。

１地震予測装置
５音波受信機
７受信アンテナ

Claims

地震の前兆を検出して地震の発生を予測する地震予測方法であって、
一方のプレートと、この一方のプレートの下側にもぐり込んだ他方のプレートとの間のアスペリティーで生じるスロークエイクによって伝わる可聴領域の音波を検出し、検出された前記音波を前兆として前記アスペリティーの弾性復帰による地震の発生を予測する、ことを特徴とする地震予測方法。
前記スロークエイクによって伝わる音波の周波数から震源距離を導き出す、ことを特徴とする請求項１記載の地震予測方法。
複数位置で検出されたスロークエイクによって伝わる音波の周波数から震源位置を導き出す、ことを特徴とする請求項２記載の地震予測方法。
地震の前兆を検出して地震の発生を予測する地震予測装置であって、アンテナと、このアンテナによる受信結果から、一方のプレートと、この一方のプレートの下側にもぐり込んだ他方のプレートとの間のアスペリティーで生じるスロークエイクにより伝わる音を検出する検出部と、を備えたことを特徴とする地震予測装置。