論文紹介

東北地方太平洋沖地震の前に現れていた地下水の異常に関する論文

2011年 東北地方太平洋沖地震(東日本大震災)の前に現れていた、地下水の異常に関する論文についてご紹介します。
東北地方太平洋沖地震の発生約3カ月前から、温泉の源泉(地下水)の水位が10m以上、水温が1℃~2℃低下していたことが、東海大学海洋研究所と東京学芸大学研究グループによって報告されています。
この論文は2014年7月のScientific Reports誌に掲載されています。

研究グループは既存の温泉に着目し、東北地方太平洋沖地震の震央地に近い三陸地域にある5か所の温泉や鉱泉で記録されていた地下水の水位や水温の数値データを入手して地震発生前における異常の有無を調査しました。
その結果、震央地から約150km離れた岩手県大船渡市にある五葉温泉の源泉(地下水)の水位が10m以上、水温が1℃~2℃低下していたことが明らかとなりました。 この五葉温泉では2007年10月以降のデータが存在していましたが、東北地方太平洋沖地震の前以外に水位が異常に減少したのは2008年9月、水温が低下したのは2008年2月から3月にかけての1度のみでした。またこれらの異常がみられた期間には、「2008年6月14日 岩手県内陸南部 M7.2・最大震度6強」の地震が発生しています。
つまり、データが記録されていた3年半のうち、同時に水位の低下と水温の低下が観測されたのは東北地方太平洋沖地震の前だけということになります。
この五葉温泉の源泉は深さ2kmであり、地下深くに存在する被圧帯水層という領域まで達していました。
水位が低下したメカニズムに関して、研究グループはこの論文内で、東北地方太平洋沖地震前にはプレート境界面でスロースリップが発生しており、これによって三陸地方陸域で体積が膨張した可能性を言及しています。(※右図参照)
一方、この体積膨張に伴い新しい水脈が形成され、五葉温泉に繋がっている被圧帯水層に別の水層中の地下水が流入した結果、水温に変化が生じたのではないかと推察しています。

五葉温泉の位置
スロースリップによって陸域で体積が膨張し、水位が下がった可能性

出典:http://www.nature.com/srep/2014/141104/srep06907/full/srep06907.html

SCIENTIFIC REPORTS, 4 : 6907, DOI: 10.1038/srep0690, 1-6, 2014.

東北地方太平洋沖地震の前に現れていた大気中のラドン濃度異常に関する論文

2011年 東北地方太平洋沖地震(東日本大震災)の前に現れていた、大気中のラドン濃度異常に関する論文についてご紹介します。

ラドン(222Rn)とは、土壌や岩石、水中に存在し、無味無臭、無色の気体として大気中に放出される半減期3.8日の放射性物質です。地震発生前に現れるラドンの異常放出に関する報告は数多く存在し、1995年 阪神淡路大震災の前にも異常が現れていたことが報告されています(Yasuoka, Y et al., 2006. Applied Geochemistry, 21(6), 1064-1072)。
この大気中ラドン濃度が、東北地方太平洋沖地震の約3年前である2008年から上昇していたことが、神戸薬科大学などの研究グループによって報告されています。
研究グループは、福島県立医科大学で2003年以降に毎時測定されていた大気中のラドン濃度のデータを元に解析を行いました。ラドン濃度は地形による影響を受け、また夏季に低く冬季に高いという季節変動も存在します。そのため研究グループは、地形の影響を受けない1日の最低濃度を使用して、この値の季節変動に関する数理モデルを作成することで、通常の大気中ラドン濃度(予測値)と東北地方太平洋沖地震前の濃度(実測値)の比較を行いました。

その結果、2008年から2011年にかけてラドン濃度は予測値を大きく上回っており、通常のラドン濃度の変化は約±1 Bq/m3であるのに対し、4 Bq/m3程度上昇していたことが明らかとなりました。一方で、福島県周辺では2008年から地殻にかかる応力に変化が現れていたことが報告されており(Ozawa, S et al., 2012. J. Geophys. Res. 117, B07404)、研究グループはこのラドン濃度の上昇は地殻の応力変化に関連しているのではないかと述べています。

福島県立医科大学の位置
ウランからラドンへの壊変
地殻の応力変化によるラドン濃度上昇の可能性
ウラン壊変系列

出典:http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvrad.2014.10.007

Journal of Environmental Radioactivity, 139, 149-153, 2015.