伊賀上野地震の際に伏見で発生した局所的な液状化現象について詳しく調べました

1854年伊賀上野地震の際に伏見で発生した局所的な液状化被害地点の検討

加納靖之
自然災害科学，Vol. 37，No. 2，205-217，2018

過去の人々が書いた記録などをもとに、歴史時代に発生した地震について調べる歴史地震という研究分野があります。

この論文では、文献資料だけでなく絵図（地図）の比較による土地利用の変遷や発掘調査結果を詳細に検討することにより、江戸時代後期の1854年に発生した伊賀上野地震＊の際に、伏見（現在の京都市伏見区）で局所的に発生した地盤の液状化被害について検討しました。発生地点は備前岡山藩の伏見屋敷と特定され、その素因の推定を行うことができました。

  •  岡山藩の文献史料の記録から、伊賀上野地震の際に、岡山城下（現在の岡山県岡山市）で液状化が発生したとされてきました。しかしながら、これまでの研究での発生地点の認定には誤りがあり、実際は伏見で発生したものであることをしめしました。
  •  いくつかの絵図や地誌を用いて、備前岡山藩の伏見藩邸の場所を特定しました。
  • 藩邸が建てられる前の時代の絵図の検討から、藩邸が建てられる前は池があり、それを埋めたてた土地であったことがわかりました。
  • この地点で実施された京都府教育委員会および京都府埋蔵文化財センターによる発掘調査でも、この地点が池であったことと岡山藩と関係する場所であることをしめすデータが得られています。
  • これらの情報から、この地点において局所的な液状化が発生したのは、池を埋め立てた土地であったことがひとつの原因と推定できます。
  •  地震による災害のあらわれ方が土地の歴史に大きく影響されることをしめす具体例になっています。

今回検討した文献資料は、これまでも知られていたものでした。そのような資料であっても、ほかのさまざまなデータを組み合わせ、より深く読むことによって、過去の地震にともなって生じた現象をこれまで以上に詳細に理解することができました。

なお、この研究は、京都大学在職中に実施したものです。

＊伊賀上野地震：1854年に発生したこの地震では、伊賀上野（現在の三重県伊賀市）で大きな被害があったことが知られており、伊賀上野地震もしくは1854年伊賀上野地震と通称されています。

『三上方御下知状留』の嘉永七年（岡山大学附属図書館所蔵，池田家文庫，資料番号A1-641）から，1854年伊賀上野地震の際の岡山藩伏見屋敷の被害のようすが書かれている部分．「地震烈敷」「泥砂吹出」などと書かれている．

 

【10月19日】第79回 知の拠点セミナー開催

第79回 知の拠点セミナー が10月19日（金）に地震研究所で開催されます。

知の拠点セミナーは、学問の最先端の様子を一般の方々や学生の方々にお届けするために、国立大学共同利用・共同研究拠点協議会が毎月開催しているセミナーです。6月から地震研究所で開催することになりました。
セミナーの内容や参加申し込み等の詳細は、下記のウェブサイトをご覧ください。
http://www.kyoten.org/seminar/H30/79/

【10月3日(水)】NHK「探検バクモン　東京大学地震研究所－防災・予測の最先端を探る－」放送予定

10月3日（水）のNHK「探検バクモン」で、地震研究所が紹介されます。

「探検バクモン　東京大学地震研究所－防災・予測の最先端を探る－」
放送日時：10月3日（水）２０：１５～２０：４３
http://www4.nhk.or.jp/bakumon/

【10月20日(土) 】地震研ホームカミングデイへのお誘い

10月20日(土)は、本学のホームカミングデイに当たります。
当日は、本郷キャンパス及び駒場キャンパスにおいて様々なイベントが開催されます。
地震研究所では、以下の企画を開催いたします。ぜひお立ち寄りください。

日時 ：平成30年10月20日(土)
対象 ：一般の皆様(一部対象者限定の企画あり)
＊地震研究所の卒業生、ご家族を優先いたします。
詳細 ：ホームカミングデイへのお誘い

＜一般向け＞
○講演会「スロー地震」
講師：小原一成 所長/教授
時間：11:00～12:00
場所：地震研究所１号館2階セミナー室

○地震研究所図書室展示「温泉でめぐる日本の火山」
時間：10:00～13:00 自由見学
場所：地震研究所１号館2階 コミュニケーションラウンジ

＜対象者限定＞
○地震研究所同窓会
時間：13:30～15:30
対象：地震研究所OBOG（学生・教職員）及び在籍者
場所：地震研究所１号館2階 コミュニケーションラウンジ

※東京大学ホームカミングデイの詳しい内容については、こちらをご覧ください。

【アクセス】
〒113-0032 東京都文京区弥生1-1-1(キャンパスマップ)(アクセスマップ)

平成30年北海道胆振東部地震【研究速報】

９月６日０３時０８分頃に、胆振地方中東部で起きた地震についての情報を、ここで更新してまいります。

＊報道関係の皆さまへ：図・動画等を使用される際は、「東京大学地震研究所」と、クレジットを表示した上でご使用ください。また、問い合わせフォームよりご連絡ください。

2018年９月6日　北海道胆振地方中東部の地震の強い揺れ（Ver２）
修正履歴　2018/9/6/15:10（解析対象の観測点を変更しました）。

(強震動グループ)

図１　地震発生から20秒、40秒、80、120秒後の揺れの様子。防災科学技術研究所の強震観測網（K-NET、 KiK-net）データを用いて、日本列島を伝わる揺れを強調して表示しています。赤は震央，オレンジ色のかたまりは、地面の揺れの強さに応じて色と高さで表示しています（午後14時5分の時点のデータ(439点)で作成したたものです、日高地方などの一部の観測点データは含まれていません）。

図２　震源に近い２観測点（KiK-net追分とK-NET早来）の加速度波形（地表の東西方向の揺れ）と、1995年兵庫県南部地震に葺合地点で観測された揺れの特徴を比較しています。本地震は内陸直下で起きた大地震（M6.7）のため、強い揺れが続いた時間は十数秒程度と比較的短かかったものの、重力加速度を超える激しい揺れであったことがわかります。内陸の地震としては震源がやや深かった（37 km）ことや、地表付近の浅い、柔らかい地盤で短周期の揺れが強く増幅され可能性が、強い加速度を伴うごく短周期成分の強い揺れの成因の一つと考えられます。KiK-net追分地点では小刻みなガタガタとした（ごく短周期）の揺れが目立ち、K-NET早来地点では、小刻みな揺れの後に、周期１秒程度のやや長めの周期の揺れが続いていることがわかります。やや長めの周期は、兵庫県南部地震の震源直上にある葺合地点の揺れと特徴が似ています。
図３　図２に示した、KiK-net追分観測点とK-NET早来観測点での記録を用いて、地震の強い揺れが地盤や建物に与える影響を速度応答スペクトルを用いて調べました。図の横軸は構造物の固有周期を、縦軸はその固有周期を持つ構造物が地震により揺すられる強さ（応答）を表します。追分地点のごく短周期の揺れは、固有周期0.5秒前後の成分が強く（>350 cm/s）、固有周期が短い、比較的小さな構造物を大きく揺する力を持っていたことがわかります。大規模な土砂災害や液状化などの地盤災害は、こうしたごく短周期の揺れが一定時間続いたことで拡大した可能性があります。
他方、追分地点のややゆったりとした長周期の揺れは、固有周期１秒前後の構造物（木造家屋など）への影響が大きく（>280 cm/s; オレンジ色のハッチ部分）、木造住宅を倒壊させる威力を持っていたと考えられます。求められた速度応答のレベルは、多数の木造家屋が倒壊した1995年兵庫県南部地震の揺れ（葺合地点）と同程度でした。
図４　KiK-追分地点（震央距離24 km）の揺れを時間方向に拡大してみると、P波とS波に加えて、奇妙な揺れが見つかりました。この図は、速度波形３成分（上から、東西方向、南北方向、上下方向）を示したものです。ふつうの地震では、P波が観測され、それから数秒遅れてS波が到着しますが、この地震ではP波の到着前にも小さな揺れ（P?）が見えます。地震に先立って別の小さな地震が起きたのかもしれません。さらに、S波の後に約３秒の間隔で少なくとも３つのS波群が続いているようすも見えます（①、②、③印）。おそらく、勇払平野（石狩低地帯）の厚い堆積層を挟んで、地表面と基盤岩の間でS波が何度も反射を繰り返してできた波群と考えられ、長時間続く揺れを作り出した原因の一つと考えられます。
図５　この地震により、石狩地方南部で長周期地震動階級４（最大級）を観測しました。苫小牧地点の階級は３でした。苫小牧では、2003年十勝沖地震（M8.0）の長周期地震動により大型石油タンクが破損、出火しました。このときの震度は４でした。
本図は、今回の地震と2003年十勝沖地震のときの、苫小牧の揺れ（長周期地震動の）の違いを比較したものです。左に示した加速度波形では、震源距離が近い（32 km）今回の地震の揺れが圧倒的に激しい（震度５強相当）ことがわかります。ところが、加速度波形を速度波形に変換して長周期の地震動成分を強調すると、十勝沖地震における強い長周期地震動が浮かび上がってきます。
図６　今回の地震と2003年十勝沖地震の際の苫小牧地点での揺れの速度応答スペクトルを比較すると、勇払平野の厚い堆積層で強く増幅される、周期６秒前後の長周期地震動の強さ（速度応答；オレンジ色のハッチ部分）は、2003年十勝沖地震（黒線）の時の時に比べて1/4程度以下であったことがわかります。これは、地震の規模（M6.７）が十勝沖地震（M8.0）よりずっと小さかったことや、直下で起きた地震のために、長周期地震動を作る表面波の生成が弱かったためと考えられます。

（古村孝志）

 

爆発的噴火における火砕流発生条件

Part 1: 理論．小屋口剛博・鈴木雄治郎（東大地震研）
Part 2: 数値シミュレーション．小屋口剛博・鈴木雄治郎・武田海・稲川聡（東大地震研）

Journal of Geophysical Research: Solid Earth 123 (2018)

Part 1: https://doi.org/10.1029/2017JB015308
Part 2: https://doi.org/10.1029/2017JB015259

爆発的噴火においては，高温の火砕物（マグマの破片）と火山ガスが火口から高速度で噴出します．これらの噴出物は，噴煙柱を形成して火口から上昇し，そのまま高層大気に達する場合もありますが，噴出条件によっては噴煙が崩壊し（この現象を「噴煙柱崩壊」と呼びます）火砕流として地表を駈け下る場合もあります．火砕流は，高温状態のマグマが高速度で地上の集落や社会基盤を襲う非常に危険な現象であり，その発生条件を理解する必要があります．本研究では，爆発的噴火において噴煙柱が崩壊し火砕流が発生する条件を，理論（Part 1）および数値計算（Part 2）に基づいて決定しました．

噴煙柱崩壊条件は，火口噴出直後の上昇速度，および，渦によって噴煙に取り込まれた大気の熱膨張，という二つの物理過程に支配されています．さらに，これらの物理過程は，火口の形状やマグマ溜りの圧力などの地質条件やマグマの岩石学的性質に複雑に依存します．このような複雑な依存性を整理するために，Part 1では，噴煙ダイナミクスおよび火道流ダイナミクスに関する1次元モデルを理論的に解析し，噴煙柱崩壊条件を表す無次元パラメータの関係式を新たに導出しました．導出した関係式を用いることによって，実際に噴出したマグマの性質と火口の形状から，噴煙柱が崩壊して火砕流が発生する条件を即座に判断することができるようになりました．

Part 2では，Part 1で得られた噴煙柱崩壊条件の関係式を３次元数値シミュレーションによって検証しました．Part 1で用いた１次元モデルでは，乱流による混合過程や噴煙や大気の膨張・圧縮過程などの３次元的物理現象について，多くの仮定が使われています．これらの仮定を用いない３次元数値シミュレーションによって，火山噴出物の減圧膨張に伴う加速，衝撃波に伴う圧縮・減速，さらに，それらの膨張・圧縮過程を伴う乱流混合などの噴煙内部の物理過程について解析したところ(図は３次元数値シミュレーションにおける噴煙内部の噴出物重量分率，上昇速度，圧力，密度の分布)，Part 1で用いた仮定が妥当であることを確認できました．また，３次元数値シミュレーションでは，噴煙柱崩壊条件の近くで，上昇する噴煙の一部が崩壊し小規模な火砕流を形成する「部分崩壊」と呼ばれる現象（ビデオ「partial collapse」）や噴煙が激しく振動し，間欠的に火砕流を形成する現象（ビデオ「oscillation」）など，Part 1の1次元モデルの枠組みを超えた，噴煙柱崩壊に至る様々な遷移現象を捉えることができました(ビデオでは噴出物重量分率が示されています)．このことは，３次元数値シミュレーションによって，現実の爆発的噴火においてどのように火砕流発生に至るのか，その多様な物理過程について理解を深めることができることを示唆しています．

ビデオ: partial collapse (クリックして動画を再生)

 

 

ビデオ: oscillation (クリックして動画を再生)