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高校1~高校2年生 (15-17歳)

地学基礎 地震と火山 わかりやすく

Earthquakes and Volcanoes

プレートどうしがぶつかったりずれたりする境界では岩石に力がたまり、たえきれなくなった瞬間に岩石が破壊されて、そのエネルギーが地震波として広がります。 地震が始まった地下の点を震源、そのま上の地表を震央といい、地震波のうち速い P 波が先に、遅いけれど大きくゆらす S 波があとから届きます。 二つの波の到着時刻の差である初期微動継続時間（PS 時間）は震源から遠いほど長くなるので、これを測れば観測点から震源までの距離がわかります。 図で地震が起きてからの時間をのばすと、二つの波面が地下に広がり、観測点の地震計に P 波と S 波が順に記録されるようすを見ることができます。

大地がゆれるわけ

🌍 地震と火山はどこで起こるのか
①プレートどうしがぶつかったりずれたりする境界では、岩石に力（応力）が少しずつたまる
②たまった力が岩石のたえられる限界をこえると、岩石が急に破壊されてずれ動き、このとき放出されたエネルギーが地震波として広がる
③プレートが沈みこむところや、プレートが広がる海嶺では地下の物質がとけてマグマができ、マグマが地表に出ると火山になる
④そのため地震と火山はプレートの境界に沿って帯状に集まり、太平洋をとりまく環太平洋造山帯がもっとも目立つ
⑤ハワイのように、プレートのまん中のホットスポットの上にできる火山もある

地震波の広がり方

16 s
💡 図で見るところ
①P 波は秒速約 6 km、S 波は秒速約 3.5 km で広がるので、青い円（P 波）がいつも赤い円（S 波）より先を進む
②震源距離 75 km の観測点には、P 波が約 12.5 秒後、S 波が約 21.4 秒後に届き、地震計には小さな P 波のゆれのあとに大きな S 波のゆれが記録される
③二つの波の到着時刻の差である PS 時間は約 8.9 秒で、震源から遠ざかるほど二つの波の間隔が開いて PS 時間が長くなる
④震源は地震が始まった地下の点で、震央は震源のま上の地表の点である

地震波の種類

地震波の比較

P 波と S 波
区分P 波（縦波）S 波（横波）
ゆれる向き波の進む向きと平行波の進む向きに垂直
地殻での速さ速い（約 6 km/s）遅い（約 3.5 km/s）
伝わる物質固体、液体、気体固体だけ
到着の順とゆれ先に届く、ゆれは小さいあとから届く、ゆれは大きい
PS 時間と震源距離
震源距離 ＝ PS 時間 ×（Vp × Vs）／（Vp − Vs）
Vp ＝ 6 km/s、Vs ＝ 3.5 km/s なら震源距離 ≈ PS 時間 × 8.4 km である。三つの観測点で求めた震源距離を半径として円をかくと、三つの円の共通弦が交わる点が震央である

マグニチュードと震度

マグニチュードと震度

地震の大きさの二つの表し方
区分マグニチュード（M）震度
意味地震が放出したエネルギーの大きさある場所で人が感じたり建物が受けたりしたゆれの強さ
値の数一つの地震に一つ場所ごとにちがう（ふつう震央から遠いほど小さい）
表し方小数第一位までの数（例：5.8）韓国はローマ数字 I ～ XII の改正メルカリ震度階級、日本は気象庁震度階級（0 ～ 7）
マグニチュードとエネルギー
マグニチュードが 1 大きくなる → エネルギーは約 32 倍
マグニチュードが 2 大きくなるとエネルギーは約 32 × 32 ≈ 1000 倍になる。2016 年の韓国・慶州地震（M5.8）は、M4.8 の地震より約 32 倍大きなエネルギーを放出した

例題と過去問で確認

例題 1
地震が起きたとき、観測点に最初に届く地震波と、液体を伝わらない地震波はそれぞれ何か。
1
P 波は進む向きに物質を押したり引いたりする縦波で、速いので最初に届く。
2
S 波は物質を横にゆらす横波なので、横向きの力にたえられない液体の中は伝わらない。
▸ 最初に届くのは P 波、液体を伝わらないのは S 波
S 波が外核を伝わらないという観測から、外核が液体だという結論が得られる。図の地震計にも P 波が先に、S 波があとに記録される。
例題 2
ある観測点に、P 波が届いてから 10 秒後に S 波が届いた。地殻での P 波の速さが 6 km/s、S 波の速さが 3.5 km/s なら、震源距離は約何 km か。
1
震源距離を d とすると、PS 時間 ＝ d／3.5 − d／6 ＝ d ×（6 − 3.5）／（6 × 3.5）＝ d／8.4 である。
2
PS 時間は 10 秒なので、d ＝ 10 × 8.4 ＝ 84 km である。
▸ 約 84 km
図の観測点は PS 時間が約 8.9 秒なので、震源距離は 75 km である。PS 時間が長いほど震源は遠い。
模試タイプ
地震と地震波についての説明として正しいものはどれか。
①S 波は固体と液体の両方を伝わる
②マグニチュードは観測する場所ごとにちがう値をもつ
③P 波は S 波より先に届く
④震度は地震が放出したエネルギーの大きさを表す
⑤PS 時間が長いほど震源に近い
▸ ③ P 波は S 波より先に届く
1
P 波は S 波より速いので先に届き、二つの波の到着時刻の差（PS 時間）から震源距離を求める。
2
S 波は固体だけを伝わり（①）、マグニチュードは地震ごとに一つで震度は場所ごとにちがい（②、④）、PS 時間は震源から遠いほど長い（⑤）。

まとめ

地震の要点
プレート境界に応力がたまる → 岩石が破壊される → 地震波（P 波が先、S 波があと）が伝わる
地震と火山はプレートの境界に沿って集まり、環太平洋造山帯にもっとも多い
🎯 試験ポイント
①P 波は縦波で速く、固体、液体、気体をすべて伝わり、S 波は横波で遅く、固体だけを伝わる
②S 波が外核を伝わらないという観測が、外核が液体である証拠である
③PS 時間は震源から遠いほど長くなり、震源距離は PS 時間 × Vp Vs ／（Vp − Vs）で求める
④マグニチュードは地震ごとに一つの値で、震度は場所ごとにちがい、マグニチュードが 1 大きくなるとエネルギーは約 32 倍になる
⑤地震帯と火山帯はプレートの境界に沿って分布し、環太平洋造山帯が代表的である
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最終更新

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