カスケード沈み込み帯
カスケード沈み込み帯の面積（左）とMw9.0の地震に対するUSGSのシナリオShakeMap

北緯45度、西経124度 / 北緯45度、西経124度 / 45; -124カスケード沈み込み帯は、北米太平洋岸から約100～200 km (70～100 マイル) 沖合にある長さ1,000 km (620 マイル) の収束型プレート境界で、カナダのバンクーバー島北部から米国のカリフォルニア北部まで広がっている。 [ 1 ]この帯では、マグニチュード9.0 以上の地震や高さ 30 メートル (100 フィート) に達する津波が発生する可能性がある。オレゴン州緊急事態管理局は、沿岸部での揺れは 5～7 分続き、震源から離れるにしたがって強さと激しさは減少すると推定している。[ 2 ]これは、エクスプローラープレート、ファンデフカ プレート、ゴルダプレートが東に移動し、はるかに大きく大部分が大陸性の北米プレートの下に滑り込む、非常に長く傾斜した沈み込み帯である。この帯の幅は変化[ 3 ]

エクスプローラープレート、ファンデフカプレート、ゴルダプレートは、現在大部分が北アメリカプレートの下に沈み込んでいる、巨大な古代ファラロンプレートの残骸です。北アメリカプレート自体は、主に南西方向にゆっくりと移動しており、カリフォルニア州中部と南部のサンアンドレアス断層など、他の場所では、小さなプレートだけでなく、北西方向に移動する巨大な海洋性太平洋プレートの上も滑りながら移動しています。

カスケード沈み込み帯地域で活発な地殻変動には、付加、沈み込み、深発地震、そしてカスケード山脈の活火山活動が含まれます。この火山活動には、約7,500年前のマザマ山（クレーター湖）、約2,350年前のミーガー山塊（ブリッジリバー火口）、そして1980年のセントヘレンズ山の噴火といった著名な噴火が含まれます。 [ 4 ]この沈み込み帯の擾乱の影響を受ける主要都市には、ブリティッシュコロンビア州のバンクーバーとビクトリア、ワシントン州のシアトルとタコマ、オレゴン州のポートランドなどがあります。

歴史

伝統

1700年のカスケード地震については、同時代の記録は残っていない。オリンピック半島に伝わる伝説では、雷鳥とクジラの壮大な戦いが語られている。2005年、地震学者ルース・ラドウィンは、様々な先住民グループから逸話を収集・分析することにした。フーアイアト族[ 5 ] 、マカ族[ 5 ] 、ホー族[ 6 ]、キルユート族[ 7 ]、[ 6 ]、ユロック族[ 7 ] 、ドゥワミッシュ族[ 7 ]の報告では、地震や海水洪水について言及されていた。このデータ収集により、研究者らは地震の発生時期を推定することができ、その中心は1701年であった。[ 5 ]

幽霊の森

ネスコウィンゴーストフォレストの木の切り株
砂浜から突き出た大きな木の切り株

1986年3月の干潮時に、古地質学者ブライアン・アトウォーターは、ネジリガマ（小型の鍬）を使ってネア湾沿いを掘削しました。すると、表層の砂の下に、湿地の土層に生育していた特異な植物、アローグラスを発見しました。この発見は、地面が突然海面下に沈み、海水によって植物が枯死したことを示す証拠でした。この出来事はあまりにも急速に起こったため、表層の砂が空気を遮断し、何世紀も前の植物が保存されたのです。[ 8 ]

1987年、アトウォーターは、当時セントヘレンズ山の噴火を研究していたデイビッド・ヤマグチ博士とともに、コパリス川を遡上する新たな探検隊を編成した。[ 8 ] 2人は偶然、「幽霊の森」と呼ばれる一帯にたどり着いた。これは、数百年前に突然の塩水の浸水で枯死した灰色の切り株がそのまま立っていることから名付けられた。[ 6 ]当初は海面上昇によってゆっくりと枯死したと考えられていたが、[ 3 ]詳しく調査した結果、別の説が判明した。地震の際に土地が最大2メートル陥没したのである。[ 6 ]最初にトウヒの年輪年代測定を行ったところ、切り株は腐りすぎていてすべての外側の年輪を数えることができないことがわかった。しかし、ウエスタンレッドシダーの切り株を調べ、岸から数メートル離れた場所に生息する生きた標本と比較したところ、枯死した年を推定することができた。 1699年まで年輪が残っており、事件はその直後に発生したことを示唆している。根のサンプルもこの結論を裏付け、発生時期は1699年から1700年の冬に絞り込まれた。[ 5 ] [ 8 ]

アローグラスの生息場所と同様に、コパリス川の岸辺は湿地層とその上に砂層が続いています。ジョディ・ブルジョワ氏と彼女のチームは、この砂層が高潮ではなく津波によって形成されたことを実証しました。[ 6 ]

1995年、 USGSのアラン・ネルソン率いる国際研究チームは、太平洋岸北西部の残りの地域から85個の新たなサンプルを採取し、これらの発見をさらに裏付けました。ブリティッシュコロンビア州、ワシントン州、オレゴン州全域では、激しい地震によって海岸線が陥没し、その後の津波で砂に覆われていました。[ 8 ]

コロンビア大学の年輪年代学者ゴードン・ジャコビーは、ワシントン湖の水深60フィート（18メートル）に、さらにもう一つの幽霊林を発見しました。他の樹木とは異なり、この樹木は断層の陥没ではなく、西暦900年頃に発生した別の地滑りによって形成されたものです。[ 7 ]

活動

1960年代、ピュージェット湾の石油会社によって地下の亀裂が発見されました。これらの亀裂は1990年代まで活動していないと考えられていました。[ 7 ]

1980年代、カリフォルニア工科大学の地球物理学者トム・ヒートンと金森博夫は、一般的に静穏なカスケーディア火山を、環太平洋火山帯の他のより活発な沈み込み帯と比較しました。彼らは、巨大地震の発生地として知られるチリ、アラスカ、そして日本の南海トラフの断層との類似点を発見しましたが、この結論は当時の他の地球物理学者から懐疑的な意見を招きました。[ 8 ]

孤児津波

地震学者佐竹健治氏が1996年に発表した研究は、アトウォーター氏らの研究を太平洋全域の津波の証拠で補完した。[ 5 ]西暦600年頃から自然災害を記録してきた日本の年表には、[ 3 ]元禄年間に本州沿岸を襲った高さ16フィートの津波の記録がある。[ 8 ] [ 5 ]この津波を引き起こした地震が観測されていなかったため、学者たちはこれを「孤児津波」と呼んだ。[ 3 ]佐竹氏は日本の暦を解釈し、津波が1700年1月27日から28日の深夜、つまり地震発生から10時間後に発生したことを突き止めた。つまり、太平洋岸北西部で発生したマグニチュード9.0の元の地震は、太平洋標準時で1700年1月26日午後9時頃に発生したことになる。[ 3 ]

地球物理学

カスケード沈み込み帯の構造

カスケード沈み込み帯は、バンクーバー島北部からカリフォルニア州北部のメンドシノ岬まで伸びる、長さ1,000km（620マイル）の傾斜断層です。この断層は、ファン・デ・フカプレートと北アメリカプレートを隔てています。新たなファン・デ・フカプレートは、ファン・デ・フカ海嶺に沿って沖合で形成されます。[ 9 ] [ 10 ]

ファン・デ・フカプレートは大陸（北アメリカプレート）に向かって移動し、最終的には大陸の下に押し込まれます。この帯はファン・デ・フカプレート、エクスプローラープレート、ゴルダプレート、そして北アメリカプレートを隔てています。この帯では、太平洋の海洋地殻が約2億年にわたって大陸の下に沈み込み、現在は年間約40mmの速度で沈み込んでいます。[ 9 ] [ 10 ]

深さ約30 km（19マイル）より浅いところでは、カスケード帯は摩擦によって固定され、沈み込み力が作用するにつれて応力が徐々に増大していきます。そして断層の摩擦強度が限界を超え、断層に沿って岩石が互いに滑り合うことで巨大地震が発生します。深さ30 km（19マイル）より深いところでは、プレート境界面は断続的な微動と滑りを呈します。

カスケード沈み込み帯の幅は、沈み込む海洋プレートの角度によって長さ方向に変化します。海洋プレートは大陸の深部へ押し込まれるにつれて加熱されます。プレートの縁が沈み込み、より高温・溶融状態になると、沈み込む岩石は最終的に機械的応力を蓄える能力を失い、地震が発生する可能性があります。ハインドマンとワンの図（図示されていません。下記の参考リンクをクリックしてください）では、「固着」帯は地震のエネルギーを蓄えており、「遷移」帯は多少可塑性はあるものの、おそらく破壊する可能性があります。[ 11 ]

カスケード沈み込み帯は、その南北両端にある三重会合点から伸びています。北側では、ハイダ・グアイのすぐ下で、クイーン・シャーロット断層とエクスプローラー海嶺と交差しています。南側では、カリフォルニア州メンドシーノ岬沖で、メンドシーノ三重会合点において、サンアンドレアス断層とメンドシーノ断層帯と交差しています。

最近の地震活動

沈み込み帯では、スロー地震、巨大地震、プレート間地震、プレート内地震など、様々な種類の地震（または地震活動）が発生します。地球上の他の沈み込み帯とは異なり、カスケーディアでは現在、地震活動レベルが低く、1700年1月26日以降、巨大地震は発生していません。他の沈み込み帯と比較して地震活動レベルが低いにもかかわらず、カスケーディアでは様々な種類の地震が発生しており、地震計やGNSS受信機などの地震・測地機器によって記録されています。

ゆっくりとした断層すべりの一種である微動は、カスケーディア山脈のほぼ全域にわたって発生しており[ 12 ]、13～16 か月の間隔で定期的に発生しています[ 13 ]。微動は、巨大地震が発生する固着地域よりも沈み込み帯の深部で発生します。カスケーディア山脈の沈み込み帯に沿った微動の深さは 28 km から 45 km に及び[ 14 ]、動きが非常に遅いため地表では人や動物には感じられませんが、測地学的に測定することは可能です。カスケーディア山脈で微動活動が最も密集しているのは、ワシントン州北部からバンクーバー島南部、およびカリフォルニア州北部です[ 14 ] 。カスケーディア山脈の微動は、太平洋北西部地震ネットワークの半自動微動検出システムによって監視されています[ 14 ] 。

カスケード沈み込み帯付近のプレート境界付近で発生する地震、すなわちプレート境界付近で発生する地震の大部分は、ワシントン州の北米プレートの前弧部で発生し、カスケード火山弧の西側、微動発生地点の東側に位置している。[ 14 ]これらの地震は地殻地震と呼ばれることもあり、比較的浅い深さで発生するため、甚大な被害をもたらす可能性がある。西暦900～930年頃にはシアトル断層でマグニチュード7のプレート境界地震が発生し、 [ 15 ] 3メートルの隆起と4～5メートルの津波が発生した。[ 16 ]北カリフォルニアでも、相当数の前弧部プレート境界地震が発生している。 [ 14 ]オレゴン州では、近隣の州よりも火山活動が活発であるにもかかわらず、ワシントン州や北カリフォルニアに比べるとプレート境界地震の発生ははるかに少ない。 [ 17 ]

スラブ内地震は、沈み込むプレートの収束縁部内の応力にしばしば伴い、バンクーバー島西岸のカスケーディア北部とピュージェット湾、および沈み込むゴルダプレート内のカスケーディア南部（北カリフォルニア沖のメンドシノ三重点付近）で最も頻繁に発生する。 1949年のオリンピア地震は、深さ52kmで発生したマグニチュード6.7の被害をもたらしたスラブ内地震で、8人の死者を出した。ピュージェット湾地域で発生したもう1つの注目すべきスラブ内地震は、マグニチュード6.8の2001年のニスクワリー地震である。カスケーディアのスラブ内地震は、沈み込むプレートの曲率が大きい地域で発生する。[ 14 ]北カリフォルニア沖で発生する地震活動の多くは、ゴルダプレート内のプレート内変形によるものである。カスケードにおけるプレート間地震の分布と同様に、オレゴン州ではスラブ内地震はまれであり、州成立以来最も強い地震は1993年のスコッツミルズ地震（マグニチュード5.6 、斜滑り地震）である。[ 14 ] [ 18 ]

巨大地震

地震発生源を含むカスケーディア沈み込み帯の3Dブロック

地震の影響

巨大地震は、これまでに発生した地震の中で最も強力な地震であり、マグニチュード9.0を超えることもあります。これは、マグニチュード7.0の1,000倍、マグニチュード5.0の100万倍のエネルギーを放出します。[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]巨大地震は、断層の「固着」領域に破壊を引き起こすのに十分なエネルギー（応力）が蓄積されたときに発生します。巨大地震のマグニチュードは、断層に沿った破壊の長さに比例します。ファン・デ・フカプレートと北アメリカプレートの境界を形成するカスケード沈み込み帯は、バンクーバー島中央から北カリフォルニアまで伸びる非常に長い傾斜断層です。[ 19 ]

カスケード沈み込み帯は断層の長さが長いため、その全長にわたって破壊が発生した場合、非常に大きな地震が発生する可能性があります。熱および変形に関する研究によると、プレートの変形が始まる変形前線から東に60キロメートル（約40マイル）下がった領域は、完全に固着している（プレートが互いにすれ違わない）状態です。さらに下がっていくと、完全に固着した状態から非地震性すべり状態へと遷移します。[ 19 ]

1999年、GPS（全地球測位システム）の観測点群が、50キロメートル×300キロメートル（約30マイル×200マイル）の範囲で約2センチメートル（0.8インチ）の短時間の逆回転を記録しました。この動きはマグニチュード6.7の地震に相当しました。[ 22 ]この動きは地震を誘発せず、地震とは無関係な静かな地震信号としてのみ検知されました。[ 13 ]

2004年、アメリカ地質学会が実施した研究では、カスケード沈み込み帯における地盤沈下の可能性が分析されました。この研究では、トフィーノやユークルーレットなど、バンクーバー島西海岸のいくつかの町や都市が、地震をきっかけに突然1～2メートルの地盤沈下が発生する危険性があると推定されました。[ 23 ]

サンアンドレアス断層との関連

サンアンドレアス断層北部とカスケーディア沈み込み帯南部における過去の地震痕跡の研究では、時間的な相関が示唆されており、少なくとも過去3000年ほどの間に、サンアンドレアス断層北部で発生した大地震のほとんどは、カスケーディア沈み込み帯の地震によって引き起こされた可能性がある。また、これらの時間相関のある地震のそれぞれにおいて、破壊方向は北から南へと向かっていたことも示されている。しかしながら、 1906年のサンフランシスコ地震は、この相関の大きな例外であったようで、その前にカスケーディア沈み込み帯の巨大地震が発生していなかった。[ 24 ]

地震のタイミング

大地震
推定年間隔
2005年の出典[ 25 ]2003年の出典[ 26 ]（年）
はい1700年1月26日午後9時頃（NS）780
W西暦780～1190年西暦880～960年210
あなた西暦690～730年西暦550～750年330
S西暦350～420年西暦250～320年910
北紀元前660～440年紀元前610～450年400
L紀元前980～890年紀元前910～780年250
J紀元前1440～1340年紀元前1150～1220年未知

北西部で最後に発生した巨大地震は、326年前の1700年カスケード地震である。地質学的証拠によると、マグニチュード8.0以上の巨大地震は過去3,500年間に少なくとも7回散発的に発生しており、再発間隔は約500年と推定される。[ 8 ] [ 5 ] [ 6 ]海底コアの証拠によると、カスケード沈み込み帯では過去1万年間に41回の沈み込み帯地震が発生しており、地震発生間隔は平均わずか243年と推定される。[ 3 ]この41回のうち19回は断層全体が断層面を貫通する「フルマージン破壊」を引き起こした。[ 8 ]比較すると、世界の同様の沈み込み帯では、通常100年から200年ごとにこのような地震が発生している。今回の地震発生間隔が長いのは、異常に大きな応力が蓄積され、それに続いて異常に大きな地震滑りが発生したことを示唆している可能性がある。[ 27 ]

地震のたびに津波が発生するという証拠もあります。これらの地震の有力な証拠の一つは、太平洋岸北西部における津波による化石被害と日本の歴史的津波記録の時期が一致していることです。[ 28 ]

カスケード沈み込み帯の次の破壊は、太平洋岸北西部全体に広範囲にわたる破壊を引き起こす可能性があると予想されている。[ 29 ]

次の大地震の予測

1980年代以前、科学者たちは沈み込み帯では世界中の他の沈み込み帯のように地震は発生しないと考えていました。しかし、ブライアン・アトウォーター氏と佐竹健治氏による研究により、ワシントン州沿岸で発生した大津波の証拠と、日本で発生した孤児津波（地震を伴わない津波）の記録が結び付けられました。この2つのパズルのピースが結びつき、沈み込み帯はこれまで考えられていたよりも危険であることが分かりました。

2009年には、一部の地質学者が、カスケード沈み込み帯で今後50年以内にマグニチュード9.0以上の地震が発生する確率は10%から14%であると予測しました。[ 30 ] 2010年の研究では、マグニチュード8.0以上の地震のリスクは37%にまで高まる可能性があることが示唆されました。[ 31 ] [ 32 ]

地質学者や土木技術者は、太平洋岸北西部地域はこのような巨大地震に対する備えが十分ではないと大まかに判断している。この地震は、2004年のインド洋地震津波と同程度の長さの破壊が予想されるため、 2011年の東北地方太平洋沖地震と津波に類似したものになると予想される。結果として生じる津波の高さは約30メートル（100フィート）に達する可能性がある。[ 30 ] FEMAは、このような事象による死者は約13,000人、負傷者は27,000人と推計しており、これは米国および北米史上最悪の自然災害となるだろう。[ 3 ] [ 33 ] [ 34 ] FEMAはさらに、100万人が避難を余儀なくされ、さらに250万人が食糧と水を必要とすると予測している。インフラの崩壊と自分や家族の安全確保のために、公衆安全従事者の3分の1は災害に対応しないと推定されている。[ 3 ]他の分析では、シアトルでマグニチュード6.7の地震が発生した場合でも、死者・負傷者7,700人、被害額330億ドル、建物39,000棟が甚大な被害または破壊を受け、130件の同時火災が発生すると予測されている。[ 7 ]

カスケード火山弧

ファン・デ・フカ三重会合点とカスケード火山弧

カスケード火山弧は、北カリフォルニアからアラスカの海岸半島まで広がる大陸弧の火山です。[ 35 ]この弧は、中新世の火山岩から氷河の氷に至るまでの既存の地質学的材料の上に成長した一連の第四紀の成層火山で構成されています。[ 4 ]カスケード火山弧は海岸から約100 km内陸に位置し、平均標高3,000 m (10,000 フィート) を超える山々が南北に連なっています。[ 4 ]南から北への主要な山々は次のとおりです。

火山列の中で最も活発な火山には、セントヘレンズ山、ベーカー山、ラッセンピーク、シャスタ山、フッド山などがあります。セントヘレンズ山は1980年に壊滅的な噴火を起こし、世界的な注目を集めました。[ 4 ]セントヘレンズ山は、以前より静かになったとはいえ、今もなお活動を続けており、時折水蒸気の噴出や小規模な地震が発生しています。これらはいずれもマグマ活動が継続している兆候です。[ 4 ]

ほとんどの火山には主要な中央噴火口があり、最近の噴火はここから発生しています。山頂は、固化した安山岩質からデイサイト質のマグマと、より珪質（かつ爆発性）の流紋岩の層で構成されています。

沈み込み帯の上にある火山

沈み込み帯の上にある火山には以下のものがあります。

参照

参考文献

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  32. ^ 「科学者によると、今後50年以内に太平洋岸北西部を巨大地震が襲う確率は約3分の1」（プレスリリース）。オレゴン州立大学。2010年5月25日 – Science Daily経由。
  33. ^ Roos, Dave (2020年9月18日). 「米国史上最悪の自然災害」 . HISTORY . 2018年12月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2021年6月21日閲覧。
  34. ^ Powell, Kimberly (2018年7月19日). 「米国史上最悪の自然災害10選」 . ThoughtCo . 2017年10月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2021年6月21日閲覧。
  35. ^ King, Hobart M. 「プレートテクトニクス地図 – プレート境界地図」geology.com . 2020年11月18日閲覧。

さらに読む

  • Owen, R., 2024, 「現代の地図作成からカスケーディアのより鮮明な画像が浮かび上がる」Temblor, doi : 10.32858/temblor.347
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