ギーク101：なぜカナダ人はバージニア州で地震を感じたのか

火曜日、バージニア州の州都リッチモンドから約38マイル離れた同州ミネラル近郊で、モーメントマグニチュード5.8の地震が発生した。

この地震の最も興味深い点は、その発生場所だけではありません。アメリカ東海岸の地震は西海岸に比べてはるかに少ないのですが、震源地から数百マイル離れた人々が地震を感じ取ったという事実も興味深い点です。震源地から316マイル離れたニューヨーク市の住民も、揺れをはっきりと感じ取ることができました。カナダの一部でも揺れを感じました。

では、なぜそれほど大きな被害をもたらすことのない、比較的小規模な地震が、これほど遠く離れた場所から感じられたのでしょうか？バージニア州の地震がこれほど遠くまで到達した理由の一つとして、いくつかのウェブサイトが指摘していますが、実際には、様々な規模の地震がこれほど遠くまで到達する理由を説明できる要因がいくつかあります。まずは、地震に関する基本的な知識を見てみましょう。

基本

ご存知の通り、地震は地球の地殻を構成するプレートからのエネルギーの突然の放出によって引き起こされます。これらのプレートは大陸移動に伴い絶えず移動しており、プレート間の境界は一連の断層線で構成されています。

すべての断層（または断層の一部）が地震を引き起こすわけではありません。中には、断層の両側の陸地がゆっくりとずれていく非地震性クリープと呼ばれる現象を示す断層もありますが、地震は発生しません。しかし、2つのプレートがずれることができない場合、断層に沿って応力が蓄積され、その応力が緩和されると地震が発生する可能性があります。

マグニチュード 5.8 の地震のエネルギーに匹敵するには、6,000 〜 7,000 トンの TNT 火薬が必要になります。限られた空間でその量の TNT 火薬がどれだけの破壊力を持つか想像してみてください。

地震は全体的に非常に頻繁に発生しますが、その大きさは気づかないほど小さい場合が多いです。地震の揺れは、地震波と呼ばれる振動によって引き起こされます。地震波は地表を横切ったり、マントルや核を透過したりします。そのため、地球の片側で発生した地震が、地球の反対側にある地震計で検知されることがあります。

断層は通常、プレート境界付近にあると考えられています。結局のところ、地震の大部分はこれらのプレート境界で発生するからです。しかし、火曜日の地震が示すように、プレート境界でも地震が発生することがあります。カリフォルニア大学バークレー校のウェブサイトに掲載された論文では、これらのプレート境界地震の発生理由についてより詳細な説明がされていますが、基本的な考え方は、古代の地震断層が再び活動を開始したことによって引き起こされる可能性があるというものです。

バージニア州は断層帯の一部である

バージニア州はカリフォルニア州のようにプレート境界の近くにはありませんが、州内には断層帯（断層と断層線は異なることに注意してください）が存在します。それがバージニア州地震帯です。この帯は活発ですが、地震は地下深くで発生するため、マグニチュード5.8の地震はバージニア州にとってはかなり大きな地震です。実際、1897年以降、この地域を襲った最大の地震です。

この帯は北アメリカプレートの中央に位置し、ピードモント州の周囲約3000平方マイル（約8600平方キロメートル）を覆っています。州全体を見渡すと、アパラチア山脈が州を縦断していることや、バージニア地震帯が近隣の様々な断層と繋がっている可能性があることから、地震活動が活発な地域にあることが示唆されます。オープン大学で地質学を専攻するホリー・フェリー氏は、バージニア州の地震がどのように動いたのかを次のように説明しています。

「[地震の]断層はバージニア州ミネラルまで続いており、そこで最初に最も強い地震波が感じられました。」

「地震波は地球内部を伝わることもありますが、断層が特定の場所を繋いでいない限り、最も一般的には近くの場所に広がり、離れるほどエネルギーは減少します。」

そしてワシントン・ポスト紙が指摘するように、「放出されたエネルギーはアパラチア山脈の『地層に沿って』北東と南西へと移動した」。言い換えれば、地震の波は一種の地震連鎖反応によって増幅された可能性がある。

表面を掻く

バージニア州の地震の範囲は、震源の深さにも大きく影響された可能性があります。バージニア州中部地震帯は、地震活動地図上で見つけるのが困難です。なぜなら、この地域の地震は通常、地下の非常に深いところで発生するためです。そのため、地震波が地表に到達する頃には、地震計がない限りほとんど感知できません。しかし、バージニア州の地震は地表からわずか6キロメートルの深さで発生しました。これは、地震としては非常に浅い深さです。

そのため、他の断層とつながっているバージニア地震帯で発生した地震の震源地の深さが浅かったため、地震のエネルギーは、たとえばカリフォルニアで発生した同様の規模の地震よりも、より強い力でより広い距離を伝播することができた。

地面は重要

奇妙に思えるかもしれないが、地震の伝わり方には地盤が大きな役割を果たす可能性がある。

北米プレートの境界と近くの断層線の位置により、西海岸では活発な地震活動が見られます。こうした活動により、西海岸沿岸の地殻は、プレート境界が沖合にある東海岸に比べて、一般的に非常に高温で、また非常に脆弱です。地震波は、カリフォルニアのような地表から離れた場所よりも、地殻のより冷たく、より強く、より影響を受けていない領域を伝わりやすいのです。ホリーは次のように説明しています。

「西海岸は太平洋プレートと北米プレートの衝突によってサンアンドレアス断層線が形成され、さらに状況が悪化しています。東海岸に最も近いプレート境界は大西洋中央海嶺ですが、そこからはかなり離れています！（東海岸の地殻は）より冷たく強固ですが、必ずしも厚い地殻というわけではありません。しかし、地表温度が低いため、波の伝播速度は間違いなく速くなります！」

実際の岩盤は地震の伝播に影響を与える可能性があります。バージニア州では、ピードモント山脈がアパラチア山脈を構成しています。アパラチア山脈は数百万年前に形成された非常に古い岩石から形成されました。これらの山脈は、断層のある海成堆積岩と火山岩から形成され、元々はパンゲア超大陸の一部でした。アパラチア山脈の古く断層の多い岩石は、東海岸の冷涼さと地震帯の潜在的な活動と相まって、反響によって地震波の伝播を促進します。カリフォルニア州の岩盤の断層は通常、この種の反射を阻止します。

「バージニア州はアパラチア山脈の一部なので、スコットランドやノルウェー（かつてこれらの国々が全て連結され、山脈が縦断していた）と似た構造をしています。4億4000万年前（100万年前）のパンゲア超大陸衝突で押しつぶされた非常に古い岩石です」とホーリー氏は説明する。「この衝突によって多くの断層が生まれ、地震の伝播範囲が広くなったのです。」

これらすべての要素を合わせると、バージニア地震がなぜそれほど大きく伝播しなかったのかがより明確になります。冷たく、ほとんど破壊されていない古代の地盤と活動地帯が組み合わさって、地表から4マイル以内の場所でTNT火薬7,000トンに相当する突然の強力な高エネルギーが、かなりの速度で多数の連結した断層と断層線を越えて大陸の他の部分に到達します。

もちろん、なぜこのような突然の中程度から強い地震がこのような浅い深さで発生したのかは、まだ完全には解明されていません。おそらく、これまで検出されなかった謎の断層なのでしょう。しかし、地質学者、地震学者、科学者の間で意見が一致することが一つあるとすれば、それは地球が常に人々を驚かせ続けるということでしょう。