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震源断層と活断層

震源断層と活断層
 -伊方原発の耐震安全性に関わってー


 原子力規制委員会はこの7月,伊方原発が新規制基準に適合しているとの判断を示し,地元伊方町と愛媛県は10月下旬,再稼働に合意しました. 
 ここでは,伊方原発の耐震安全性に関わる四国電力の報告やそれを了とした規制委員会の審査の問題点の一つを考えます.
 この問題は,他の原発の安全性にも関わる重大な問題です.

  
  中央構造線の浅層での形状

図1には四国電力の基準地震動を算定するために取り上げた検討用地震を示します.敷地に最も大きな揺れを与える地震として,総延長460kmに達する中央構造線が取り上げられました.東は近畿地方の金剛山地東,西は大分県に至る長大な断層です.
検討用地震 図1 伊方原発の基準地震動算定のための検討用地震

 四国電力は震源を特定して求める基準地震動として,規制委員会の指摘を受けて,中央構造線全長が動きうるものとして,650ガルを算定しています.

 中央構造線は伊方原発敷地前面の海底をほぼ東西に走る長大な活断層であり,その構造は多くの研究機関によって音波探査による調査が行われ,図2・3に示すような形態が知られています.四国電力も独自に調査を行って,ほぼ同じ構造を得ていることから,中央構造線をほぼ鉛直,一部急傾斜した断層としています.
推本調査図2 地震調査研究推進本部による上灘沖の中央構造線評価
堤グラーベン図3 堤他による伊予灘沖の中央構造線.

  図2のK-Ahとある線は,鹿児島の南西洋上の薩摩硫黄島(鬼界ケ島)の7300年前の巨大噴火で降り積もった火山灰で、鬼界アカホヤ火山灰と呼ばれるものです.これが,上灘北沖断層でおよそ10mずれています.一方,図3では,南北二つの断層で間が溝状に落ち込んでいます.こういう形態をグラーベンと呼んでいます.この図でもアカホヤ(この報告の出された1990年当時,この火山灰は鬼界カルデラからのものとは見られていませんでした)が顕著な反射面として認められ,断層で大きくずれていることが分かります.

  浅い海域あるいは陸域での中央構造線の形態はほぼ同様の構造を呈した,正断層もしくは横ずれの断層です.

   中央構造線は基盤の構造を分断する低角の大断層


   近年,深部の地下構造を把握するために各地で、大深度の地下構造探査が行われてきました.その結果,この中央構造線は北に低角で傾き,基盤の岩石を分ける断層であることが知られるようになりました.
  図4に,2002年に行われた四国室戸半島から香川県東方,さらに北の瀬戸内海に至る四国東部,瀬戸内横断の反射法地震探査の結果(佐藤ほか,2005)を示します.
中央構造線佐藤 図4 四国東部から瀬戸内横断,反射法地震探査断面の解釈(佐藤ほか,2005)

  この図のMTLが中央構造線で,BTLは仏像構造線と呼ばれ,これも東西に連続する大断層です.
  中央構造線は,西南日本を南北に分ける大きな断層ですが,北に位置する和泉層群の年代などから,およそ1億年ほど前の白亜紀後期から活動をはじめたとされています.同じように,日本列島を東北日本と西南日本に分断する大断層として知られ,今も活動する糸魚川-静岡構造線は,もっと新しく,2~3千万年前頃から活動しはじめたものと考えられます.

  地震を引き起こす断層は地質境界としての構造線,あるいは,表層の活断層?
  

     
   現在の規制委審査は,この問いへの明快な解がないまま,表層における活断層の性状を中心に震源断層を推定しているにすぎないのです.次に、四国電力の中央構造線の傾斜角に関するまとめを見てみましょう.規制委はこれも了としました.

四電解釈三崎沖エアガン

 図5 佐田岬先端に近い三崎沖のエアガン探査断面と解釈.

 この解析に基づいて,四国電力は断層の傾斜角について次のようにまとめました.
四電まとめ1

  どちらとも結論が出ていない状況で、なぜ,この自説に都合の良い(すなわち,高角だと断層面積が小さくなり,発生する地震も小さくなる)解釈に行き着くのか,はなはだ恣意的と言えます.

  しかし,問題はそのことにとどまりません.

  図5の右側の図の縦軸は、音波が反射して,帰ってくる時間,左の図はそれを深さの距離で表してあります.およそ,2秒が2km弱の深さとなります.

  実際に内陸地殻内の地震が発生する深さ(これを地震発生層と言います)は,4~5kmから10数km.実際にその深さの構造は四国電力のデータでは全く欠如しているのです.高角かどうか,浅いところの構造がそのまま深いところまで続くとかってに解釈しているだけなのです.

  ちなみに,瀬戸内西部ではしばしば地震が発生します(図6).
瀬戸内地震分布瀬戸内西部震源

  しかし,その震源の深さと,図4の断面を見比べれば分かるように,この海域での地震は,すべて,下部地殻、もしくは沈み込むフィリピン海プレートのスラブ内断層だとわかります.中央構造線の活動による地震はそれほど頻繁には起こっていないようです.

  浅層の構造と深部での構造の関わりが不明確だということは,表層部分で活断層の離隔距離5kmまでは連動を考慮し,それより離れていれば,連動を考慮しなくても良いとする2011年までの考えの甘さが分かります.地震発生層でこそ,どのようになっているのかが問題で,そのことが明らかでない以上,同じような線上に並ぶ活断層は全て連動する可能性があるものとして扱うべきなのです.

  要するに,今の地質科学や地震学のレベルでは,まだ,地震を発生させる地下の構造を解析できていない、と言うことです.
 
  この問題は全ての原発に当てはまります.
 
  浅層(陸域でも海域でも)で見られる断層の構造が地震発生層ではどういう形状をしているのかというデータ無しで議論しているのです.地震発生層は微小地震や余震による岩石の破壊域,他方で活断層は地質構造上のずれという、手法の異なるものが合体して、浅層での活断層がそのまま地震発生層まで延び,そこで地震を発生させると仮定しているにすぎません.
 
  原発というきわめて危険なものを扱っているという認識が足りず,耐震安全性を検討する上で,最も基本になる震源断層と活断層の関係を明確にしなければなりません.




  
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柏崎刈羽原発の耐震脆弱性(1)

 柏崎刈羽原発の耐震脆弱性(1)

 規制委員会,年内にも基準適合判断?
 東京電力(株)は新潟県の柏崎刈羽原発6・7号炉の再稼働に向け,1昨年9月に,規制委員会に対して,規制基準への適合性審査を申請しています.柏崎刈羽原発は福島第一原発と同じ沸騰水型の原子炉です.規制委員会は,この柏崎刈羽原発について,沸騰水型原子炉の中でも優先的に進めるとして,この春以降,急ピッチで審査を進めています.規制庁の審査会合をフォローしてきたメディアによると,規制委員会は,年内にも、基準に適合しているとの判断を示すのではないかとの示唆を受けました.
 原子力ムラにとって,東京電力(株)柏崎刈羽原発の再稼働が本命であり,早晩,この時期を迎えるとは思っていました.
 勿論,規制委員会が基準に適合しているとの判断を示したからと言って,即再稼働になるわけではありません.泉田県知事の基本的姿勢や,新潟県の原発の安全管理に関する技術委員会での審議もあります.しかし,規制委の適合判断は再稼働への大きな一歩であることも事実です.原発ゼロ,柏崎刈羽原発の再稼働に反対する運動の遅れは決定的です.
 こうした状況を踏まえ,この11月6日に,柏崎刈羽原発活断層問題研究グループを開き,審査の過程で明らかになってきた点を踏まえながら,グループとして,急いで,問題点を整理し,厳正な審査を改めて要望する方向を確認しました.要望書などはまだ詰めが必要ですが,ここでは,私の方で捉えている,柏崎刈羽原発の耐震脆弱性について,まとめてみました.
 まずはその1回目として,原発が立地する地域の地質層序と年代、それが示す地殻変動についてです.

 なぜ,この層序と年代が重要かというと,原子炉など敷地内の重要構造物の直下にある23本の断層の活動時期を特定する鍵になるからです.私はこれらの断層は活断層だと考えていますが,規制基準では,12~13万年前以降に活動した履歴を持つもののみを活断層として,それより以前に活動した断層であれば良いとしています
 
1.東京電力(株)の新しい層序区分


 敷地とその周辺には数段の段丘が発達しています(図1).
 段丘分布 図1 柏崎刈羽原発敷地周辺の段丘分布(東京電力作成)

この地域に分布する中位段丘を構成する堆積物は従来,安田層と呼ばれていました.中位段丘は,最終間氷期(およそ12~13万年前から以降の温暖な時期)の堆積物です.敷地内の断層はこの地層の一部を切断しているために,規制委員会は東京電力に対して,その活動時期を特定するための再調査を求めていました.東京電力(株)はこの指示に基づき,敷地並びに敷地北方における新たなボーリングを行い,その試料中の花粉やケイ藻などの微化石分析,および,挟在する火山灰の分析を行い,その分析結果に基づいて,新しい層序を提唱しました.すなわち,従来,安田層として一括していた地層を二つに区分したのです.下位の方をおよそ30数万年前から20万年前の中期更新世の古安田層(海洋酸素同位体ステージMIS9と7の海進期と高海水準期の堆積物を主とする)とし,それを不整合で覆う12~13万年以降の安田層とその相当層である大湊砂層(MIS5eの海進期と高海水準期堆積物)に区分しました(図2).
層序指標テフラ年代 
図2 柏崎刈羽原子力発電所敷地及びその周辺の地質層序と指標火山灰のおよその年代

そして,東京電力は,敷地内の断層は古安田層の一部を切断しているが,その活動時期はおよそ,30万年~20万年であり,活断層ではなく,今後活動しない,としたのです.規制庁審査チームは、その解釈を妥当だと認めようとしているのです.

仮にこの解釈が妥当だとすると,この地域の地殻変動に、大きな問題を新たに生じます.

2.数回の海進期(温暖期)の堆積物の累重の意味ー後期更新世に沈降から隆起に転換 

  東京電力(2015)によれば,敷地とその北方に分布する古安田層は標高―40mから標高30mに分布し,それを覆う大湊砂層と安田層は標高20数mから40mに分布するとしています(図3).
敷地層序まとめ
図3 敷地とその周辺のボーリング試料柱状図と対比

 数回の温暖期と寒冷期を繰り返した30数万年前から12~13万年前に古安田層とそれを覆う安田層・大湊砂層がこの地域で積み重なっているとすると,その間,この地域は基本的に沈降し続けなければなりません.
 この時期の海面変動曲線は図4のように推定されています.
海水準変動曲線
図4 敷地内G-16孔のボーリング試料の微化石ならびに指標火山灰の分析結果と海水準変動曲線
 
この図の下部にある海水準変動曲線は,図の横軸が年代で,MIS9,7(これらを酸素同位体ステージ区分と言います)の時期の海水準が描かれています.もう少し新しい時期,それが最終間氷期と言われる12~13万年をピークとする海水準の高い時期で,酸素同位体ステージの5eと言われる時期です.この海水準変動曲線を見れば,酸素同位体ステージの9,7,そして,5のどの時期も海水準のピークはほぼ同じ,現在よりも少し高いかほぼ同じなのです.もし,この地域が全く沈降していなければ,どの海進期においても最も高い海水準は変わらないのですから,その時期の堆積物が順次上に累積していくためには,その場がしずむしかありません
その上で,当時の海面が現在とほぼ同じ高さのMIS5e期の堆積物(安田層や大湊砂層)の現在の高度分布をみれば,これらの分布域は、それらの地層の堆積後,隆起に転じたことになります.MIS5eの高海水準期の海浜堆積物とされる大湊砂層が現在,標高30~40m近くに分布することから,明らかにこの地は,大湊砂層堆積後,少なくとも,20数mから40m近く隆起したことになります.こうした中期更新世から後期更新世初期にかけては沈降していた場が,その後,隆起に転じた場というのは、変動の激しい日本列島においても決して一般的ではありません.
 地層の積み重なりを解釈するだけでなく,そのことが意味する地殻変動について,明瞭に説明しなければなりません.

 3.周辺段丘分布域では中期更新世以降一貫して隆起

図1に示すように,原発敷地の周辺段丘地域,とりわけ,南西部の米山周辺では,年代的に古安田層と同時期の堆積物とされるされる青海川層(図2)が高位段丘を構成し,標高50~60mに分布します.安田層相当層はより低い中位段丘を構成しています.従って,こうした段丘地域では,中部更新統が一貫して隆起してきたことは明らかです.
 東京電力と規制委員会は,柏崎刈羽原発周辺の地殻変動について,周辺段丘地域と原発が立地する西山丘陵地域との相違を,ネオテクトニクスの観点から説明することが求めらます.

3.西山丘陵における旧汀線高度分布が意味する地殻変動について

 最終間氷期(酸素同位体ステージ5)の安田層や大湊砂層の高度の分布(図5)について,東京電力はこれまで一貫して,敷地とその周辺地域における後期更新世以降の地殻変動を否定してきました.
高度分布図5 敷地とその周辺における大湊砂層・安田層の高度分布

そして,東京電力は安田層や大湊砂層の堆積物の高度分布を,佐呂間湖のような水深の深い海跡湖があり,盆の低いところに堆積した砂泥堆積物と海浜堆積物を同時期のものとして説明してきました.まさに荒唐無稽.海浜堆積物,大湊砂層が標高30~40mにあることを全く説明できなかったのです.
 中・上部更新統の旧汀線高度は,後期更新世以降の地殻変動を検討する上で,重要な指標です.東京電力による新しい層序区分では、かって最終間氷期期堆積物としたものが層序的に異なるとしたのですから,この層序区分と旧汀線高度分布を整理し,この地形発達史について,矛盾無く説明することが求められます.
 規制委員会はこんな非科学的解釈を受け入れるのでしょうか.

4.刈羽テフラ(y-1),藤橋40(F40) 火山灰層についてー古安田層最上部の火山灰層対比と年代は誤り
 
  東京電力が敷地内北部の露頭(現在は削り取られています)に見いだしていた火山灰鍵層(白色ガラス質火山灰質)(刈羽テフラy-1)を敷地内安田層の最上部に位置づけ,遠く,下北半島沖のmatsu‘ura et al(2014)のG10テフラに対比し,およそ23万年前とした上で,安田層最上部をおよそ20万年頃までのの堆積物としています(図2).

  しかし,この白色ガラス質火山灰層は,敷地周辺各地にその分布が確認されています.私を含む研究グループが1996年に記載・報告した藤橋40(白色ガラス質火山灰)です(荒浜砂丘団体研究グループ,1996,地球科学50巻,194-198).同じ火山灰は寺尾や大湊にも産出し,対比されます(図6).
火山灰対比 図6 敷地周辺の火山灰層対比 (荒浜砂丘団体研究グループ,1996)

  また,その柱状図やその上下の地層の珪藻分析などの結果も報告しています(図7)(荒浜砂丘団体研究グループ,2001,堆積学研究,53号, 29-36;荒浜砂丘団体研究グループ,2008,地団研専報,57号,123-135).
珪藻分析図7 柏崎市藤橋における安田層の堆積柱状とケイ藻・花粉分析結果

  東京電力も,寺尾の露頭に産出する火山灰を、敷地内の白色ガラス質火山灰(刈羽テフラ)に対比できることを認めています. また,私たちが行った藤橋40火山灰に含まれる火山ガラスの化学成分は,刈羽テフラ(y-1)と一致します(図8).
化学分析図8 藤橋40他の火山灰ガラスの化学成分
 

 しかし,層序的には,藤橋40火山灰は,図7に示すように安田層下部下半部で,藤橋10火山灰より上位に産出します.東京電力も,この層準は全て,古安田層ではなく,安田層下部に対比しています(図9).
横山層序図9 柏崎市横山におけるボーリング柱状
  この図には,柏崎市の横山(安田層の模式地)の露頭で見られる安田層が,古安田層ではなく,MIS5e期の安田層であることが描かれています.

  従って,刈羽テフラが,古安田層,しかも,年代およそ23万年とすることには大きな疑義があります..
  柏崎市横山でのボーリング試料ではこの火山灰は見いだされていないが,そのボーリング試料の再検討も含めて,周辺地域でこれに相当する火山灰層を見出し,その火山灰層と古安田層,安田層との層序関係を検証しなければ,古安田層の年代を決めることはできません.
  下部に,従来考えていた年代より古いものを含むことは加久藤火山灰や阿多鳥浜火山灰を挟むことから間違いないとしても,その上部が,数度の海面低下期の削りきみによる不整合や時間間隙を挟む可能性も含めて, 検証することが必要です.敷地内断層の活動時期を決める上で,重要な指標だからです. 


プロフィール

立石雅昭

Author:立石雅昭
立石雅昭のブログへようこそ!
 福島原発の事故直後に新潟大学を退職。地質学を専門としています。それまでも原発の地盤問題に携わってきましたが、福島原発の事故はあらためてその恐ろしさを認識させてくれました。原発ゼロの運動を広げるために、新潟を中心に活動していますが、twitterやfacebookで書ききれない情報や思いを伝えられればとの思いからブログを始めました。よろしくお願いします。

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