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地磁気の基礎知識

　方位磁石が北を向くことから分かるように地球には磁場があります。この磁場を「地磁気」と呼んでいます。地磁気は、地球内部の核の対流運動、太陽活動との関わりの他、地殻の活動など様々な地球環境の変動に応じて、刻々と変化を続けています。

地球内部磁場の変動
　地磁気の大部分は、地球内部の外核といわれる部分で発生しています。ここでは鉄が主成分となっており、巨大な圧力と高温のため溶融状態にあります。地球内部磁場はこの導電性の高い鉄の流体運動により生じる電流により発生するものと考えられ、盛んにその研究が行われてきましたが、詳細は今なお未解明です。

変化の一例　[永年変化]　東京で磁石の針が示す方向（地磁気の偏角）は、現在は北から７度西ですが、伊能忠敬が地図を作製した200年前はほぼ北を向いていました。350年ほど前に来朝したオランダ船の記録は、約8度東だったことを示しています。このことから日本付近の偏角は、この350年で東から西へ15度ほどずれてきたことがわかります。このような地磁気が数十年から数百年という長い間に変化することは世界中でよく知られており、これを地磁気の永年変化とよんでいます。永年変化は場所によりその変化の様子は様々ですが、これは地磁気の地球規模での空間パターンが変化していることを示しています。

・・・・Ｑ１３．地磁気は地震活動とどのような関係があるのですか？
・・・・Ａ１３．地震活動は、現在ではプレート運動によって地殻にたまったひずみが解放されるときの変動であると考えられています。これを日本に当てはめれば、太平洋プレートやフィリピン海プレートが押し寄せてきて日本列島にぶつかり、これを下に引きずり込もうとして変形を与えます。この変形に耐えられなくなって、地殻が破壊や反動をおこす運動が地震となります。ですから、地磁気と地震活動との関係とは、これら一連の運動によって地磁気がどのような影響を受けるか、と言うことになります。

1965年〜1967年にかけて長野県松代で群発地震が起こったときには、松代やその北方6kmにある保科で全磁力観測が行われました。その結果、一部で地震活動が活発な時期にあわせて２つの観測点で地磁気が変化したことが確認されました。他にも、アメリカ西海岸カリフォルニア州にある大断層、サン・アンドレアス断層の何カ所かで同じく全磁力観測が行われました。 1966年前後の結果を見ると断層が横ずれした時期と同じくして地磁気に異常があらわれるということが確かめられました。

これらの地磁気の変化は「ピエゾ磁気」によると考えられています。ピエゾ磁気とは岩石に圧力がかかったときに発生する磁気を言います。玄武岩や安山岩に圧力を加えていくと、帯磁率は圧力方向で減少しますが、それと直交する方向では増加するということが、実験的にわかりました。圧力によって地磁気が変化するのなら、地震でなくても例えばダムの水圧でも変化するはずです。このことは、1971年〜1972年のオーストリアのスノウィ・マウンテンのタルビンゴ・ダムの周辺で磁気測量が行われた結果、全磁力に2〜8nTの減少があることが示されました。ピエゾ磁気の考えにたてば、地磁気の変化の大ささは、地殻にかかる圧力の大きさ・範囲・帯磁率・そこでの地磁気の大きさによります。断層のモデルに、これらの結果をあてはめてみると場合によっては、地磁気が10nT〜100nT程度に変化することが予想されます。この量は現在の地磁気観測測定器で充分に検出可能な大きさであると言えるでしょう。地殻に徐々に圧力が加わるに従ってピエゾ磁気が増加していきますが、地震によって今までの圧力が一度に解放されて同時にこのピエゾ磁気もなくなるので、それだけ地磁気が変化するように見えることになります。
　さて、地磁気は常に変動していますから、普通に地磁気の測定をすると地震による影響分と地磁気の自然変化を加えたものを測定していることになります。この場合は地磁気の自然変化分がノイズ（邪魔もの）となりますから、なんとかしてこれを分離する必要があるので厄介です。しかし逆にこれを利用して地球内部を調べる方法があるのです。地磁気の変動の中で、5分〜100分程度の周期をもつ水平成分と鉛直成分の変化分の比をとります。柿岡のデータを用いてこの値を調べてみると、1900年頃には0.6ぐらいであったのが、1923年の関東大震災の起こった頃には0.5以下となり、以後は増加していき1940年頃には0.8になったという事実があります。この値は、実は地下の電気伝導度を反映する量なのです。ですから、これが変化すれば何らかの影響で地下の電気伝導度が変化したことを推測することができます。このことと地震活動との間には何らかの関係がありそうですが具体的なメカニズムはまだ、はっきりとはしていません。

以上、柿岡観測所の基礎知識より。