日本に b ける Lg 相の観測

日本に b ける
Lg 相の観測 (
1)
*
宇津徳治州
550.341
00t
h
eLgP
h
a
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1
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e，
S1
.
まえがき
1952年に Press， Ewing(l) らは，北米 Palisades 観測所の地震記象中に
2種類の顕著な短周
期の表面波が荏在することを発見し，これを Lg および Rg 相と命名した.この波の伝ぱ速度はそ
れぞれ約 3.5km/s および 3.0km/s で，浅い地震で，伝ぱ経路が大陸中にあるとき，震央距離数
度から数十度にわたってよく現れ，振幅は S ゃ
s
sなどの数倍に達するものである.
この波は，
その後，いくつかの観測所で記録されていることがわかり，その伝ぱ機構についても，いろいろと
議論されているが(2)(3)(伐
，日本ではまだ明りような記録が見出されていなかった∞.
5)(6)(7)(8)
たまたま， 1
.G
.Y. 地震観測のため，長崎海洋気象台に設置された電磁光学式地震計の， 1958年
1月 5 日 Baikal 湖東北東の地震記象中に， Lg および
Rg 相が明りように記録されていることが
"
"4参照).この相は，また，
わかり，その後も，同じ相は，数回，同地震計に記録された (Fig. 1'
Asia 大陸中に震源をもっ浅い地震に際して，日本の一部の観測所でも記録されているように思わ
ReceivedMay 23，1
9
5
8
.
州気象庁地震課
骨
-7-
6
2
験
震
時
報 2
3巻 2号
れたので，とりあえず，
8個の地震について， 1
8か所の記録を集めて
調査を行った.
~
2
. Lg 相の性質
現在まで~c::. ，いくつかの研究によって知られている
Lg 相の性質を
まとめて記すと "次のようになる.
噌EA
〆
'E¥
、‘，ノ
.
し
数十度で観測したとき現れる.
だ
た
浅い地震を震央距離数度
f
r
i
c
a大陸， A
u
s
t
r
a
l
i
aなど
波の伝ぱ経路が，北米大陸，欧亜大陸， A
大陸構造のところだけを通勺てくる場合に限られる.逆に， Lg 加を
通すかいなかによって，その経路が大陸構造かそうでないかを判別す
ド
申N
.0
r
e
s
s
(
5
)
).
ることが行われている (たとえ l
まO
l
i
v
e
r， Ewing，P
(2) 伝ぱ速度
(︿)刷。﹄ υC
号む唱︿一∞白
24N.5 ﹃ ( 記 )
一
ω
u官、阿古凶ZZ一
∞
目
。 H d ・5 N h (︿)
・日
向
同
{
門
同J
N-M同詩句、H . H ω
吉司ω言。υEω 回
P22awdZ
古岡山芯﹄
H A 1 J吋
M
t吋凶
E 切。自由百回 υ一古口切吋目。担
ω
υ
岡山内凶
Lg 相が記録される条件
表面波であるから走時は直線である.速度の平均は，
P
r
e
s
s，Ewingによれば Lg :3
.5
1
:
!
:
O
.0
7km/s，
Rg :3
.0
5:
:
l
:
:0
.7km/s，
Lehmann ~c::.よれば Lg : 3.57.km/s，
B~th
によれば Lg1 :3.5
4
'
土0
.
0
7k
i
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s，Lg2 :3
.3
7:
:
l
:
:0
.0
4km/s，
Rg :3
.0
7:
!
:
O
.1
0km/s，
Gutenbergによれば Lg1 :3
.5
8
:
!
:
0
.02km/s，Lg2 :3
.3
8土 0.10km/s
.5，，-， 3
.6km/s， Rg は
などと求められている.すなわち， Lg は平均 3
3~
0，，-， 3
.1km/s という一致した値となっているほか Lg2 という 3
.3，，-，
3
.
4km/s の相も認められている.
o
(3) 周期
Lg 相は普通の Love波よりず、っと短周期で，速度がややおそいの
で
，記象上 Love波と重って現れる. 周期は
P
r
e
s
s，Ewing によれば
Lg の始まり
/2
，
，
， 6s
，Rg の最大動 :8
:1
'
'1
2s
，
Bathによれば Lg1 :3，，-，8s(平均 5.8s
)，Lg2 :3，，-， 1
2s(平均6
.
8
s
)，
Rg :3，，-，14s(平均 9
.
2s
)
.
ヨ
(4) 記録波形，振動方向
ミ
司
Lg 相の立上りはかなり明りょうで，振幅は，P，S，s
sなど既知
- 8ー
日本における
Lg 相の観測
(1)一一宇津
63
の相の数倍になることもある.振動方向は，上下成分には現れない(現れてもすぐ小さくなる)と
いう説 (
P
r
e
s
s
-Ewing， Bath) と，上下成分にも明りように現れるという説 (Lehmann， Guten-
b
e
r
g
) とがある.' Rg 相は Lg 相ほど明りようには現れないようであるが，振動は Rayleigh 波と
同じようである.
(5) 分散性
P
r
e
s
s， Ewing によれば Lg は異常分散，Rg ははっきりしないが正常分散らしいとわい， Bath
によれば， Lg はほとんど分散せず， Rg は異常分散するという.
r
e
s
s， Ewing
く1)
この Lg‘および Rg の伝ぱ機構については，いろいろの解釈が行われてきた . P
は Lg は SH波が地殻上層中で重複反射してきたものと考え
Love波と Lg 波の関係が浅い水
<
:似ていることに注目している
中での爆発の際現れる groundwave と waterwave i
(前者は正
常分散，後者は異常分散する.両者の周期は次第に近づき Airyphaseが到着したとき一致する).
く3) は地殻中に maximumv
e
l
o
c
i
t
yl
a
y
e
r (深さ最大 10km) と minimum v
e
l
o
c
i
t
y
一万" Bath
l
0
2
0km) を考え，Lg1 は地表とこれらの層の長面で全反射しながら進んで来た波，
a
y
e
r (深さ 1
Lg2 は minimumvelocitylayer中の channelwave，Rg はこれらの層を含む媒質中の Rayleigh
波と考え，また， G
utenberg(4) は地殻を構成する g
r
a
n
i
t
i
cl
a
y
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r と gabbrol
a
y
e
r 中にそれぞれ
lowv
e
l
o
c
i
t
yl
a
y
e
r を考え，'
L
やの，Lg2 は後者中の channelS wave としている.そ
g1 は前者 l
して channel P wave に相当するl1
こ
は
， low v
e
l
o
g 相を観測したと報告している (10) 大洋底 i
c
i
t
yl
a
y
e
r が存在しないので
Lg
は伝ぱレないと考える.
l
i
v
e
r， E
w
i
n
g
(
7
)
(
8
) は，はじめ，地殻を一層と考え，Lg、
ighermodeの .
R
a
y
l
e
i
g
h
は h
さらに， O
波の短周期の branch と Love波の短周期の branch から成り，Lg の上下成分および縦波成分は
前者，
l
atminimum 乙
横波成分は後者に当ると考え，Rg は Rayleigh 波の分散曲線の broadf
相当するので，振幅が大きく，分散が正常であったり異常であったりすると説明したが，次の論文
では，地殻を二層と考え
Nagamune(l1)の計算を引用して， Lg1 は M 2 波の分散曲線の maXl-
mum i
乙当り，Lg2 は minimum 乙当る.それに s
econdmode の Love 波も同じような分散曲
線を示すので，Lg が 3成分同時に現れることが説明されるとした.
/
S3
.
長崎で観測された Lg および Rg 相
国際地球観測年に際して， 1
9
5
7年 8月，長崎海洋気象台に設置された電磁光学式地震計勺乙， Fig、
1i
乙示すような顕著な相が記録された. F
ig
. 1のAは
， B
a
i
k
a
l 湖東北東の地震 (
F
i
g
. 6，7の A)
骨動コイル型 3成分，換振器の周期 1s，ガルパノメーターの周期 20s，換振器，ガJレパノメーターとも臨界
000倍
， 1分の送り 30mm.
制振，最大倍率約 3，
-9-
σコ
~
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eSzechwanProvinceEarthquakeofF
e
b
. 8， 1958 (
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eOuter.Mongolia Earthquakeo
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. 24， 1958(cf. F
i
g
. 7，C).
Nagasakie
l
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午へ.内向
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. Lg
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Seismogramo
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fApr. 1
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難民部
川
1
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州Jル州
.
R
g
65
日本における Lg 相の観測 (1)一一宇津
で，長い周期の S 波の 3分 20秒後から，周期 2.-，， 3s の著しい相が現れ
1分後に最大となり，
またその 1分 20秒後からは，周期 9s くらひの別の相が現れている.これが別の地震でないこと
は，その余震 (Fig.1の A') にも振幅が小さくて立上りははっきりしないが，同じ相を記録した
ことから確められた.
乙示した Lg
乙の相が，Liおよび Rg 相として知られているものと同じものであることは，前節 l
および Rg 相のもついくつかの性質を具えていることから判断される.すなわち，
(1) F
i
g
. 6からわかるように，波の経路は，満州，朝鮮半島，朝鮮海峡を通っており，この地
域は大陸構造であ右と考えてよい.
(2) U.S.C.G.S. による震央および震源時を用いて震央距離，走時を計算し，これから速度を
求めると，Lg が 3.50km/s，'
R
.98km/s となり，既知の値とよく一致する.
gが 2
(3) 周期は
Lg が約 2，5s，Rg が約 9.3s
'で，これも既知の値とよく合う.
(4) 記象型も，前節 (4) とむじゅんしない.
(5) 分散については，波の到着時刻と周期との関係をプロ
り，分散はあまり明りょうでない(図で
γ
卜してみると Fig.5のようにな
.
Lg の部分は 3振動ずつの平均周期をとってある )
Fig.2，3に示す二つの地震は Fig.1ほど明りょう
乙
ではないが，やはり Lg，Rg 相が現れている . 特 l
F
i
g
. 2の地震は，震央が長崎のほとんど真西に当って
s
e
c
IP
e
r
i
o
d
10・
e
8
ー
-
・
・
・
'.
・
されず，Lg および Rg 相のみ現れている. したがっ
代でも，P 相はまったく記録されなかった.
J
ん
。
A性
る.また， Fig.4の地震は，P，S ともまったく記録
IF
波的または Rayleigh 波的振動ではないようにみえ
感じるものである.この地震の規模はかなり小さく松
!
ん
。
いるが，L
ove
g は 3成分とも現れており，単純な L
て，そのことを知らずに記象を見ると，非常に奇妙に
•• •
•
••・ •
•••••
.
.
.
・
.
・
・
ー
A
r
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l T
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44
45
46
47
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g
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l(
A
)
e
a
r
t
h
q
u
a
k
e
Table1a にこれらの地震の験測結果を示す.これをみると，-長崎で観測された
Lg 相は周期約
3s
，Rg 相は約 1
0s 前後で，Lg 相の振幅は S と同程度であるが，.R
g相の振幅はそれより大き
い.しかし，地震計の振動倍率の関係で，L
g が大きく記録されるのである.
乙の Lg 相が現れる地震は，このように，S
i
b
e
r
i
a，'中国方面の地震に限られ，他の地域に起った
地震には現れないようである. Fig.6は 1
957年 9月から 1958年 3月までの 7か月聞に日本周辺に
i
g
.1"
'
起つ?こマグニチュード 6 (松代決定)以上の地震の震央であるが，Lg 相の現れたものは F
.
"3i
乙示した地震 (
F
i
g
. 6で A，B，C と記号が付げである白丸) t
ごげであった(⑨印は記象がス
，
-11 ー
<
66
験
震
時匂報 2
3巻 2号
，
r
・
、
，
d
'
.
•
•
も
F
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fmagnitude l
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g
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rthan6fromAug. 1
9
5
7
:
1
0 M
ar.1958.
Lg phasei
sr
e
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da
tNagasakiifore
a
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t
h
q
u
a
k
eA，
c
f
.F
i
g
.1
3
)
B andC (
ケー Jレアウトしたため
.
Lg相があるかいなか不明のものである )
Zと記号が付げである外蒙古の地
こ示してあ
震は，その余震のいくつかに微弱ではあるが Lg 相が現れた. その地震を Table1b f
る.
S4.
日本各地て、観測されたん相
Table2に示す 8個の地震(震央位置は Fig..7 f
乙
示す)について 18か所の地震計記象紙を調べた.
地震計は Wiechert 式または普通地震計である .
Table2で
，
B
×
σ
b
•
Oは Lg 相が明りように記録されたこ
と
，ムはやや不明りょうであるが
‘J
ること，
込
Lg 相の記録があ
×は Lg相の記録が認められないこと，
は地震の記録がまったくないこと，空らんは記象紙
'
1
J
)得られなかったことを示す. 以下，おのおの地震
F
i
g
:7
.E
p
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c
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t
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si
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s
t
i
g
a
t
e
d について観測値を示す.
i
nt
h
i
spaper(A，
B，
C，
D :c
f
.Table1
，
a，
b，
c
，
d，
e
，
f:c
f
.Table 2
)
(a) 1958年 L月 5 日 Siberia， Baikal 湖東北
東の地震
~
1
2←
日本における
Table 1a
.
Lg 相
Lg a
nd R gphaseo
b
s
e
r
v
e
da
tNagasaki
(D)
(C)
(A)
(B)
(A')
Apr. 1
0，1958・
1958
e
b
.
.
2
4，
1958 Feb.8，
1
9
5
8 F
J
a
n
: 5，1958 Jan.24，
0
0
0
0
9
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N，
N，
1
0
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11/2
5
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5P/20N，99E
1
2
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1
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10
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Earthquake
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Location
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C
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32 2
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4
1 1
0
37 0
1
4
3 28
37 22
20h1
0m59s
1
3 1
0
3.50km/s
9
3.45km/s
3
.
5
4km/s
3.52km/s
2.98
9
3.02
3
.
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5
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g
Period
67
の観測 (1)一一宇津
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100
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1 26 33
1
2 0
6 5
5 1
0
0
1
441/21
g および Rg 相が明りように記録された地震で，日本各地の観測所二
長崎の1.G
.Y
. 用地震計 K L
.G
.Y
. 関係の観測所以外は P相
でも，地震動は一応記録されたが，電磁式地震計をもっている 1
p
S相とも不明りょうであった .Lg 相は九州および北海道の観測所で，かなり明りように記録され，
-13-
σコ
Table2
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5
7
0
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日本における Lg 相の観測 (1)一一宇津
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(
F
i
g
.8参照)，本州，四国の観測所では，浜田，高知，福島などで小さく記録されたほかは，記
録がなかった. この Lg 相発現の地域性は，非常に著しいもので，Table3の観測表に示すように，
九州，北海道 :
cは
Lg
の最大振幅が数十μ に達したのに，本州中央部の名古屋，東京，柿岡などで
はこん跡もみとめられなかった (2
"，，
3
μ あれば記録上に認められるはずである).、震央距離は大
差ないので，これは伝ぱ経路の性質によるのではないかと思われる. Tabl~ 3av乙，震央距離，L
g
)
相の発現時，速度(震央距離/走時から求めた，
Lg 相の最大振幅と最大動の周期を示す.なお j
乙のほか，観測原簿(地震課)によれば， Table3b に示す観測所で
Lg 相を記録しているらしく
Table3
a
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一
一
一
一
一
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44m31s，44m56s
3.8 4.0
44m02s
3.0 3.0 一 43m58s，45m12s
2.9 2.6 2.9・ 43m57s，44m46s
70
験震時報 2
3巻 2号
Table3b
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Simonoseki
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Obihiro
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思われるが，記象紙を見ていないので確定はできない.
(b) 1957年 6月 27日 Siberia， Baikal 湖北東万の地震
Lg 相は，、 (a)
この地震は規模が大きかったので，日本各地の観測所で良好な記録が得られた •
の地震と同じく，九州、!と北海道の観測所で記録された (
F
i
g
.9参照).長周期の表面波の重ってい
るので，振幅，周期が読みとりにくい箇所が多いが，観測値を Table4a に示す.この地震の余震
の一つ (6月 30日)にも，九州と北海道(浦河，森)に Lg 相が認められた.その観測値も Table
4b に示しである.
Table4
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・4
72
験震時報 2
3巻 2 号
(c) 1957年 2月 7 日 Mongolia 北部の地震
こφ地震は (a) の地震よりやや小さく，P 相を記録できたのは松代のみで，他の観測所では S
相も記録できず，ただ，九州，中国，四国，北海道の一部の観測所で Lg 相だけが記録された.つ
まり，これらの観測所では Lg 相を初動として報告しているのである.観測値を Table5に示す.
このほが，観測原簿によれば福岡，鹿児島，広島，松山，苫小牧でも
Lg 相を記録しているらしく
思われる.
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3.50
以上 (
a
)， (
b
)， (
0
) 三つの地震の震央位置と
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，
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9 1
Lg 相の記録された観測所，記録きれなかった観
乙示す..は (
a
)， (
b
)， (
c
) 三つの地震とも
測所を Fig. 12t
Lg 相が明りように記録された所，
Oは三つの地震とも Lg 相が記録されなかった所である.戸吃は Lg 相が記録され右ことと記録され
ないことがあった所である (Table2参照).
(d) 1954年 7月 31日中国寧夏省の地震
Lg 相は九州、l
かち中国，中国四国にかけての一部の観測所で記録されたが，あまり明りょうでは
なかった.観測値を Table6に示す.
(e) 1950年 2月 3 日
中国雲南省の地震
Lg 相は九州、i
から中部地方にかけての一部の観測所で記録されたが，
た.観測値を Table7に，記象例を Fig.9t
乙示す.
(f) 1951年 4月 14日
Siberia の地震
(g) 1955年 4月 14日
中国西康省の地震
- 1
8ー
あまり明りょうで、はなかっ
¥
73
日本における Lg 相の観測 (1)一一宇津
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この両地震は
Lg 相が現れることが期待されたが，記録されなかった.ただ
(g) の地震は熊本
に Lg と思われる相が見出された.その観測値を .Table8i乙示す. (0 の地震はかなりの規模のも
ので ν 長い周期の表面波が良く記録された . Lg 相の現れない記象の例として '
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こ示しであ
る.乙のように表面波が出るのであるから，震源の深さはあまり深いものではないと思われる.
.
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3 巻 2号
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凶
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O
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1
日本付近における L
g の伝ば
前節および前々節の調査の結果，次のことがわかった.
(1)
¥leutian 列宮K，amchatka 半島，千島，琉球，
.
.
f
Philippine 諸島， lndonesia，南太平洋
方面の地震では，日本には Lg 相が現れない J これは，太平洋底が Lg を伝ぱしえないためであろ
つ
.
(2) Lg 相は
Siberia，中国方面の地震に際して，日本の一部で記録されることがある.伝ぱ経ー
路を考えると，日本海の北部，黄海，東シナ海の北部は海洋であっても， Lg を伝えうる乙とにな
る.すなわち，大陸構造をもっていることになる.
(3) Fig. 12にみられるように，日本海の中央部は(水深 2000m以上のところを点線で示しであ
c
) の地震の
a
)， (
b
)，• (
る)んの伝ぱをさまたげると考えるとて (
長
Oliver，Ewing，P
くりによれば
r
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Lg 相が'.九州、¥，北海道にだけ
Bering海の深い所も Lg を通さないので非大陸構造であるとしてい
る.'Bering 海と日本海は列島と大陸の聞にはさまれた海で深さも 3000~4000m 程度で条件がよく似てい
る.
- 20ー
75
日本におけるん相の観測 (1)一一宇津
現れる C とが説明される. Table2にみられるように (
a
)， (
b
)， (
c
) と震央が西べゆくにつれ，
大分，高知，浜田などの
Lg 相の記録が明りようになってくることも，この説明に好っとうである.
Press， Ewing(l) は非大陸構造の地域を 1
0
0km程度も通ると
Lg は著しぐ減衰するといっている
g を通すところと通さないところの区別は，かなり著しいものと思われる.
が， L
Lg 相が現れるが，中国の、地
(4) 乙のように Baikal 湖周辺の地震には，九州および北海道に
震では，日本西部にときどき Lg 相が現れることがあるが，あまり明りょうではない(長崎の記録
F
i
g
. 1と F
i
g
. 2をくらべてみてもわかる).また， S
i
b
e
r
i
a の地震 (f)では，北海道，東北地万
に Lg 相が現れてもよいように思われるが，まったく記録されない.これは，地震そのものが Lg
相を出しにくいも ωか(たとえば地殻中に震源がないためとか，
)
あるいは伝ぱ経路の性質による
ものかよくわからない.
(5)
ζ の調査で
Lg 相が記録された震央距離は 18
0
ち，Iran，Turkey 方面の地震については，
，，"，
3
00 であるが，さらに遠い地震，すなわ
Lg 相が現れるかどうかはまだわからない.伝ぱ経路
からみ右と，九州、!などで記録されてもよいように思えるが，振幅が小さいであろうから脈動の小
さい所に，相当高倍率の地震計を置かないと無理かも知れない.
~
6
. Rg 相の観測
Lg 相の現れている記象上 l
乙 Rg 相と思われる相が認おられることがある・(たとえば，Fig.7の
富江の記象).その観測値を Table9I
乙示す.
Table9
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0
あとがき
以上の調査の結果，
日本でも Lg および Rg 相が記録されることが確かめられた. 特に Baikal
湖周辺の地震に際レて，九州、¥，北海道で大きく記録されることがわかった.このとき，本州では記
- 21-
76
験震時報 23 巻 2 号
録されない(記録されても九州にくらべてはるかに小さl"¥)のは，日本海の中央部が大陸と地殻構
造が違っていて， Lg の伝ばがきまたげられるためと考えられる. これに反し，
黄海，東シナ海の
北部はいわゆる大陸棚で，大陸と同じ構造をもっていると思われる.日本海と東シナ海の地殻構造
， Rayleigh 波の分散から Akimaく12) によって見出されている.
の違いは，前に Love 波
日本で観測された
Lg 相の周期は 2~5s
(平均 3.3s
) で，速度は相の立上りが実体波ほど鋭く
ないことと，震央位置，震源時に相当の誤差があるため精密には求まらないが，. 3.4，
.
.
， 3.6km/s(
平
均3
:48km/s) である.
Lg 相は震央距離 200~300 程度ではぞの初動から 1 分くらい後で最大振幅に達し，次第に小さく
なり 3分間くらい続く.この間，周期はあまり変化しないようである.振動は上下成分にも明りよ
うに認められ，水平成分には縦方向の成分も横方向の成分もまじっているようであるが，さらにく
わしいことは次報に述べたいと思う.
記象紙の借用については，本庁および関係官署の各位の御協力をたまわり，また，調査について
は，広野課長はじめ地震課の諸氏の御激励を頂いた.
eこにあっく御礼申上げる.
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) Nagamune，T"，
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) 345-
:
M 2 Waves i
n aMediumwithDoubleSurface Layers， Geophys.'Mag. 21
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. 長宗留男:二つの表面層がある場合の
M2 地震波について，験震時報 21
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) 237-257.
- 22-

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