高校受験の理科 地震と大地の変動—震源と震央を区別してプレートの動きを図で読む｜武蔵野個別指導塾

地下の震源から地表の震央へ線を引き、断層のずれと地点ごとの揺れを読み分ける地震の見方を身につけます。

よくあるのは、地震の断面図で中学生が震央を地下の点として描くという場面です。地下の岩盤がずれた場所と、その真上の地表の位置は近くに描かれても役割が違います。図が地表を上から見たものか、地下を横から切ったものかを確かめると、2つの名前を置く場所が定まります。ここではプレートや断層の動きと、揺れを表す言葉も結び付けます。

図を見るときの3つの問い

1つ目は、断面図や地図に震源と震央を記入する問題です。地下の点から地表へ垂直に線を伸ばし、その交点を探します。地図には深さが直接描かれていないため、地図上の印が何を表すか凡例にも注意します。

2つ目は、プレートの境界や断層の図から、大地の動きを説明する問題です。矢印は動く向きを表します。境界をはさんで近づくのか、離れるのか、図の条件を読み、ずれが生じる場所と結び付けます。断面図は模式的なもので、実際の大地の形や厚さをそのまま縮めたものとは限りません。

3つ目は、震度とマグニチュードの区別です。ある地点の揺れの強さを表す震度と、地震そのものの規模を表すマグニチュードは、測ろうとする対象が違います。数値の大小を見比べる前に、どの地震の、どの地点の情報なのかをそろえます。ここでは波の到着時刻を使う計算や、震度の階級数、規模の倍率は扱いません。

地下の点と地表の点をつなぐ

地震は地下の岩盤が急にずれることなどによって起こります。そのずれが始まった場所を震源といいます。震源は地下にあり、震源の真上の地表の地点が震央です。震央は地表にあります。震源から震央までを地表に垂直な線で結び、その長さが震源の深さです。地表が傾いて描かれた図でも、問題が指定する深さの方向を確認します。

図1のように、断面図では地表の線と地下の領域を分けてから点を置きます。点を地下に打って「震央」と書けば、震源の真上という関係が崩れます。また、地表に置いた点を「震源」とすると、地下でずれが始まった位置が示せません。地図では地表を上から見るので、震央の位置は示せても、地下の深さは別の情報が必要です。図の点だけを見て両方を同じ意味にするのは避けます。

地球の表面付近は、プレートと呼ばれるかたい岩盤におおわれています。プレートは少しずつ動き、その境界付近では互いに近づいたり離れたり、横にずれたりします。海側のプレートが陸側のプレートの下へ沈み込む境界では、境界付近に力が加わり、蓄えられたひずみが急に解放されて地震が起こることがあります。図の矢印は長い時間をかけたプレートの動きを表し、地震の瞬間に地面が動く向きとは区別します。

断層は、地下の岩盤に力が加わって割れ、割れ目を境に両側がずれたものです。断層の面は傾いている場合もあります。地表にずれが現れることもありますが、地下のずれが必ず地表に現れるとは限りません。プレートの内部にも地震は起こるため、地震の場所をすべて境界上と決めつけないことも必要です。

震源と震央の位置を問う図では、点を記号で指定してから名称を選ばせる場合もあります。そのときは記号の並び順ではなく、地表との位置関係を手掛かりにします。地下の点から斜め上へ進んで地表に達した点は、真上でなければ震央ではありません。地表上に複数の観測点が描かれている場合も、震央と観測点は役割が異なります。観測点は揺れを観測した場所であり、たまたま震央と一致するという条件がなければ、同じ点として扱えません。

断層の図を読む際には、動く前後に同じ地層がどこにつながるかを見ると、ずれの向きを判断できます。ただし図が断面の一部分しか示さない場合、見えていない方向の動きまで特定できるとは限りません。地表の変化が描かれていなくても地下に断層がある場合があるので、地表に割れ目が見えないことだけを根拠に地震の原因を否定しないようにします。

基本例題：断面の位置と揺れを読む

次は説明のために作った条件です。平らな地表の下に震源があります。地表上の震央から観測点Aまでの水平な距離を30 km、震源の深さを10 kmとします。同じ地震でAの震度は4、観測点Bの震度は3でした。地震の規模はマグニチュード6.0とします。距離と値は設問用で、実際の観測記録ではありません。

問1 震源の真上の地表の点の名称と、その点から震源までの長さを答えてください。長さは整数、単位はkmで示します。問2 AとBのうち揺れが強かった地点と、地震の規模を表す値を答えてください。

図2のように、地下の震源から地表へ垂直にたどった交点が震央です。問1の名称は震央、長さは条件に示された深さの10 kmです。30 kmは震央とAの間の地表に沿う水平距離なので、深さには使いません。震源からAまでの斜めの距離も、この2つの値の単純な和ではありません。

問2では同じ地震の2地点を比べます。震度はAが4、Bが3なので、示された値からAの揺れが強かったと読めます。規模を表す値はマグニチュード6.0です。Aの震度4を地震全体の規模としたり、Bの震度3を別の地震の規模としたりしません。マグニチュードはこの地震についての値で、A用とB用の別々の規模ではありません。

答えを図に戻して確かめます。震央から下へ10 kmの点を震源に置くと、与えられた深さに戻ります。Aまでの30 kmは地表の横向きの区間に残り、別の量として使い分けられます。AとBの震度を各地点に、6.0を地震に添えれば、条件を取り違えていません。数が書かれていても、求める関係に足し算や引き算が必要かどうかを先に判断します。

条件が変わると判断も変わる

次も自作の問題です。地震Xと地震Yは別々に起こりました。Xのマグニチュードは5.0、Yは6.0です。観測点Cの震度はXで4、Yで3でした。Cでの揺れが強かった地震と、規模が大きかった地震をそれぞれ記号で答え、両者が異なる理由を短く述べてください。これらの値も実際の記録ではありません。

Cの揺れを問う前半では、同じ地点の震度4と3を比べるのでXです。後半の規模はマグニチュード5.0と6.0を比べるのでYです。理由は、震度が地点の揺れを示し、マグニチュードが地震そのものの規模を示すからです。規模が大きい地震でも、震源からの距離や地下の状態などによって、ある地点の揺れが別の地震より小さくなることがあります。

この問題の分かれ目は「同じ地震の複数地点」か「別の地震の同じ地点」かです。基本例題ではAとBに同じ地震の規模を共通に添えました。こちらではXとYにそれぞれ規模があり、Cには地震ごとに震度があります。答えを条件に戻すと、XはCで4、YはCで3、規模はXが5.0、Yが6.0です。どの値も対応する地震や地点に戻せます。

ただし、示された値だけから、XとYの震源までの距離や地盤の状態のどちらが違ったかまでは決められません。理由を尋ねられたときに「Yの震源が必ず遠い」と書くと、条件にないことを断定します。逆に、規模の数値が大きい方はどの地点でも震度が必ず大きい、と判断することもできません。観測値として与えられた範囲と、そこから推測できる範囲を分けます。

誤答を図で直す

「地下の点が震央で、その真上が震源」という答えは、名前を逆にしています。図3のように、まず地表の線を指でたどり、地下の点から真上へ線を引きます。地表との交点が震央です。地下で岩盤のずれが始まった点が震源なので、名前を入れ替えると、深さも正しい区間として表せます。

別の誤りとして「震度が大きい地点ほど地震の規模が大きい」という説明があります。同じ地震を複数地点で観測したとき、規模はその地震についての値です。地点ごとに変わる震度を、地震ごとに決まる規模へ置き換えることはできません。答案では「地点の揺れは震度、地震の規模はマグニチュード」と対象を添えて書き直します。

また、断層の図で割れ目の線だけをなぞり、両側がずれたことを書かない答案も見られます。割れ目の存在と、割れ目を境に岩盤が動いたことを合わせて表すと、断層の説明になります。矢印が示されていない図から、どちら側がどちらへ動いたかまで勝手に補わないことも大切です。図と条件が伝えていることに戻って修正します。

練習：図と文章を対応させる

以下はすべて自作の条件です。数値は実際の観測記録ではありません。先に各問を解き、答えを条件に戻してから解説を読みます。

問題

1. 平らな地表の下に震源があります。震源の深さは18 kmです。震源の真上の地表の点の名称と、その点から震源までの距離を答えてください。距離は整数で、単位をkmとします。

2. 同じ地震について、地点Dの震度は2、地点Eの震度は5、マグニチュードは6.5でした。揺れが強かった地点を記号で、地震の規模を表す値をマグニチュードの語を添えて答えてください。

3. 別々の地震PとQのマグニチュードはそれぞれ4.5と5.5です。地点Fの震度はPで3、Qで2でした。Fで揺れが強かった地震と、規模が大きかった地震をそれぞれ記号で答えてください。また、この条件だけでQの震源がPより遠いと断定できるか、「できる」か「できない」で答えてください。

4. 陸側と海側のプレートが近づき、海側が陸側の下へ沈み込む模式図を考えます。境界付近でひずみがたまり、急にずれが生じました。このときの地震とプレートの動きの関係を、ひずみとずれの2語を使い、1文で説明してください。プレート内部でも地震が起こるか、「起こる」か「起こらない」で答えてください。

答えと解き方

1. 震央、18 kmです。震源から地表へ垂直に上がった交点が震央で、そこまでの長さが深さです。震央から下に18 kmの点を震源として置き直せば、問題の深さに戻ります。地表の別の地点までの距離を加える必要はありません。

2. 地点E、マグニチュード6.5です。震度5と2を比べるとEの揺れが強く、規模は震度とは別に与えられた6.5です。Eに5、Dに2を書き、地震全体に6.5を添えて読み直せば、元の条件と一致します。地点Eに別の規模があると考える必要はありません。

3. Fで揺れが強かったのはP、規模が大きかったのはQ、距離の断定はできない、です。Fの震度はPの3がQの2より大きく、マグニチュードはQの5.5がPの4.5より大きいからです。Pには震度3と規模4.5、Qには震度2と規模5.5を戻せます。距離や地下の状態の条件はないため、揺れの差の原因を1つに決められません。

4. 例えば「プレートの動きで境界付近にたまったひずみが、急なずれによって解放され、地震が起こります」です。内部でも地震は起こります。近づく動き、ひずみ、急なずれという問題の順序に答えを戻して確かめます。すべての地震が沈み込みの境界だけで起きるという説明にはなりません。

手元に残す要点

震源は地下でずれが始まった場所、震央はその真上の地表です。
プレートの動きでひずみがたまり、急なずれが地震につながる場合があります。
断層は岩盤が割れ、その両側がずれたものです。
震度は地点の揺れ、マグニチュードは地震の規模を表します。

どこで迷ったかを見つける

お子さまが図を見て止まったときは、まず地表の線を指せるか、次に震源から震央までをたどれるかを見ます。線を引けても名前が逆なら、地下のずれと地表の位置を言葉で説明してからラベルを付け直します。地図と断面図のどちらを見ているかを口に出すと、深さが描かれていない図でも整理しやすくなります。

個別指導では、図1のどこまでを自分の言葉で説明できるか、図2で30 kmと10 kmがそれぞれ何を表すかを確かめます。さらに震度の値を指しながら「どの地点の、どの地震の揺れか」と問い、規模の値を置く対象と比べます。答えが合っても根拠を言えなければ、数字の大小だけで判断していないかを見直します。地表と地下を結ぶ1本の線が、震央を正しく読む出発点です。