カスケード沈み込み帯

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、太平洋岸から約100～200 km (70～100マイル)沖合の収束型 プレート境界 にある長さ960 km (600マイル)の断層で、カナダのバンクーバー島北部から米国の北カリフォルニアまで広がっている。この断層はマグニチュード9.0以上の地震や、高さ30 m (98フィート)に達する津波を引き起こす可能性がある。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、震源地から離れるほど強さと激しさは弱まると推定している。^[1]これは非常に長く傾斜した沈み込み帯で、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、はるかに大きく主に大陸性の北アメリカプレートの下に滑り込む。この帯の幅は様々で、北カリフォルニアのメンドシノ岬付近から始まり、オレゴン州とワシントン州を通過し、ブリティッシュコロンビア州のバンクーバー島付近で終わる。^[2]

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、現在では主に北米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の一部です。北米プレート自体は、中央および南部カリフォルニアのサンアンドレアス断層などの他の場所で、小さなプレートや巨大な海洋太平洋プレート（北西方向に移動）の上を滑りながら、概ね南西方向にゆっくりと移動しています。

カスケード沈み込み帯で活発な地殻変動には、付加、沈み込み、深発地震、カスケード山脈の活火山活動などがある。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（ブリッジ川火口）、1980年のセントヘレンズ山などの著名な噴火が含まれている。 ^[3]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、オレゴン州のポートランドなどがある。

1700 年のカスケーディア地震については、同時代の文書による記録は存在しない。オリンピック半島地域に伝わる伝説では、雷鳥とクジラの壮大な戦いが語られている。2005 年、地震学者のルース・ラドウィンは、さまざまな先住民グループから逸話を集めて分析することにした。フーアイアト族[ ^{4] 、} マカ族^[4] 、ホー族[ ^{5] 、} キルワット族^{[6] 、} ユロック族^[6]、ドゥワミッシュ族^{[6] の}人々の報告では、地震と塩水洪水について言及されていた。このデータ収集により、研究者は地震の発生時期を推定することができ、その中間点は 1701 年であった。^[4]

1986年3月の干潮のある日、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）でネア湾沿いを掘った。砂の表層の下に、湿地の土の層に生えていた独特の植物、アローグラスを発見した。この発見は、地面が突然海面下に沈み、海水が植物を枯死させた証拠である。この出来事があまりにも急速に起こったため、砂の表層が空気を遮断し、何世紀も前の植物が保存された。^[7]

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、コパリス川を遡る別の探検隊に参加した。^[7] 2人は偶然、 「幽霊の森」の一角にたどり着いた。これは、数百年前に突然の塩水の浸水で枯れた後、枯れた灰色の切り株がそのまま立っていることからそう呼ばれている。 ^[5]当初は、海面が徐々に上昇したためにゆっくりと枯れたと考えられていたが、^[2]より詳しく調べたところ、別の説が判明した。地震の際に土地が最大2メートル沈下したのである。^[5]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全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年輪を調べ、川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、枯れた年を推定することができた。1699年までの年輪があり、事件はその直後に起こったことがわかった。根のサンプルによって彼らの結論が裏付けられ、時間枠は1699年から1700年の冬に絞り込まれた。^{[4] [7]}

アローグラスの生息地と同様に、コパリス川の岸辺は湿地の層に続いて砂の層で覆われている。ジョディ・ブルジョワと彼女のチームは、砂の覆いが高潮ではなく津波の高潮によって生じたことを証明した。^[5]

1995年、 USGSのアラン・ネルソン率いる国際チームが、太平洋岸北西部の残りの地域から採取した85個の新しいサンプルで、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、激しい地震により海岸が陥没し、その後の津波で砂に覆われていました。^[7]

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）にさらに幽霊の森があることを発見した。他の木々とは異なり、この木々は西暦900年頃の別の出来事による断層の陥没ではなく、地滑りによって被害を受けた。^[6]

1960年代に石油会社によってピュージェット湾の地下の亀裂が発見された。これらは1990年代まで活動していないと考えられていた。^[6]

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、一般的に静かなカスケーディアを、環太平洋火山帯の他のより活発な沈み込み帯と比較した。彼らは、巨大地震で知られるチリ、アラスカ、日本の南海トラフの断層との類似点を発見したが、この結論は当時他の地球物理学者から懐疑的に受け止められた。^[7]

地震学者の佐竹健二氏が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った。^[4]およそ西暦600年以降の自然災害を記録してきた日本の年表^[2]には、元禄年間に本州沿岸を襲った高さ16フィートの津波の報告がある。^{[7] [4]}この津波を引き起こした地震は観測されていなかったため、学者たちはこれを「孤児津波」と名付けた。^{[2]佐竹氏は}日本の暦を翻訳し、この事件が1700年1月27日～28日の深夜、地震発生から10時間後に起きたことを突き止めた。したがって、太平洋北西部で最初に発生したマグニチュード9.0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。^[2]

カスケード沈み込み帯（CSZ）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）の傾斜断層である。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る。新しい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に形成される。^{[8] [9]}

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。このゾーン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、北アメリカプレートを分けています。ここでは、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続けており、現在は年間約40 mmの速度で沈んでいます。^{[8] [9]}

およそ 30 km (19 マイル) より浅い深さでは、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ゆっくりと蓄積され、断層の摩擦強度を超え、巨大逆断層地震で断層に沿って岩石が互いに滑り合うまで続きます。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震動と滑りを示します。

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に応じて変化します。海洋プレートは大陸の深部へと押し込まれるにつれて熱くなります。プレートの端が沈み込み、より熱く溶けるにつれて、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（図には示されていません。下の参照リンクをクリックしてください）では、「固定」ゾーンは地震のエネルギーを蓄えており、「遷移」ゾーンは多少可塑性がありますが、おそらく破裂する可能性があります。^[10]

カスケード沈み込み帯は、その北端と南端の三重会合点から伸びています。北では、ハイダ・グアイの真下で、クイーン・シャーロット断層とエクスプローラー・リッジと交差しています。南では、カリフォルニア州メンドシノ岬のすぐ沖で、メンドシノ三重会合点でサンアンドレアス断層とメンドシノ断層帯と交差しています。

沈み込み帯では、ゆっくりした地震、巨大地震、プレート間地震、プレート内地震など、さまざまな種類の地震（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さまざまな種類の地震が発生しており、地震計やGNSS受信機などの地震および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、カスケーディアのほぼ全長にわたって^[11] 13～16 か月の一定間隔で発生しています^[12]。微動は、巨大断層地震が発生する固着領域よりも沈み込み界面の深いところで発生します。カスケーディアの沈み込み界面に沿った微動の深さは 28 km から 45 km の範囲で^[13]、動きが非常に遅いため、人や動物は地表で感じませんが、測地学的に測定できます。カスケーディアの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^{[13] 。カスケーディアの微動は、}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^{[13] 。}

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プレート間地震、つまりプレート境界付近の地震の大部分は、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、地震発生地点の東側に位置している。^[13]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、甚大な被害を引き起こす可能性がある。シアトル断層では西暦900～930年頃にマグニチュード7のプレート間地震が発生し、 ^[14] 3メートルの隆起と4～5メートルの津波が発生した。^[15]北カリフォルニアでも、かなりの数のプレート間地震が発生している。 ^[13]オレゴン州では、ワシントン州や北カリフォルニアに比べてプレート間地震の発生頻度がはるかに低いが、近隣の州よりも火山活動が活発である。 ^[16]

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関連しており、バンクーバー島西岸とピュージェット湾に沿ったカスケーディア北部、および北カリフォルニア沖のメンドシノ三重会合点付近の沈み込むゴルダプレート内のカスケーディア南部で最も頻繁に発生している。 1949年のオリンピア地震は、深さ52kmで発生し8人の死者を出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ある。ピュージェット湾地域で発生したもう一つの注目すべきスラブ内地震は、 2001年のニスクワリー地震で、マグニチュード6.8であった。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。^[13]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。カスケード山脈の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。^{[13] [17]}

巨大地震は、発生することが知られている地震の中で最も強力で、マグニチュード9.0 を超えることもあり、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。^{[18] [19] [20]}巨大地震は、断層の「固着」ゾーンに十分なエネルギー (応力) が蓄積され、断層が破壊されるときに発生します。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。カスケード沈み込み帯は、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し、バンクーバー島中央部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。^[18]

カスケード沈み込み帯は断層が非常に長いため、断層全域にわたって破壊が起こった場合、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、変形前線（プレート変形が始まる場所）から60キロメートル（約40マイル）下方（東）の領域は完全に固定されています（プレートが互いにすれ違うことはありません）。さらに下方に行くと、完全に固定された状態から非地震性滑りに移行します。^[18]

1999年、GPS衛星測位システムの一群が、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た。この動きはマグニチュード6.7の地震に相当した。^[21]この動きは地震を誘発せず、地震とは関係のない静かな地震信号としてのみ検知された。^[22]

2004年にアメリカ地質学会が実施した調査では、カスケード沈み込み帯に沿った地盤沈下の可能性を分析した。この調査では、トフィーノやユクル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、突然の地震による1～2メートルの沈下のリスクにさらされていると推定された。^[23]

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の両方における過去の地震の痕跡の研究では、時間的な相関関係が示されており、少なくとも過去3,000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が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という証拠となる可能性がある。証拠はまた、これらの時間相関関係のある各地震において、破壊方向が北から南へ向かっていることを示している。しかし、1906年のサンフランシスコ地震は、この相関関係の大きな例外であったようで、その前にカスケーディア大地震は発生していない。^[24]

北西部で最後に発生した大地震は、1700 年のカスケーディア地震で、今から 324 年前です。地質学的証拠によると、過去 3,500 年間に少なくとも 7 回は大地震 (マグニチュード 8.0 以上) が散発的に発生しており、再発間隔は約 500 年と推定されます。^{[7] [4] [5]}海底コアの証拠によると、カスケーディア沈み込み帯では過去 10,000 年間に 41 回の沈み込み帯地震が発生しており、地震の再発間隔は平均でわずか 243 年です。^[2]この 41 回のうち 19 回は「フル マージン破断」、つまり断層全体が開く現象が発生しています。^[7]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ます。ここでの間隔が長いのは、異常に大きな応力が蓄積し、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している可能性があります。^[27]

また、地震のたびに津波が伴うという証拠もあります。これらの地震の有力な証拠の1つは、太平洋北西部の津波による化石被害と日本の津波の歴史的記録のタイミング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ます。^[29]

1980 年代以前、科学者たちは、沈み込み帯は世界中の他の沈み込み帯のように地震を起こさないと考えていましたが、ブライアン・アトウォーターと佐竹健二による研究により、ワシントン海岸の大津波の証拠と日本の孤児津波 (地震を伴わない津波) の記録が結び付けられました。パズルの 2 つのピースが結びつき、科学者たちは沈み込み帯がこれまで考えられていたよりも危険であることに気づきました。

2009年、一部の地質学者は、カスケード沈み込み帯で今後50年間にマグニチュード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と示唆された。^{[31] [32]}

地質学者と土木技術者は、太平洋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2011年の東北地方太平洋沖地震と津波に似たものになると予想されており、その破壊の長さは2004年のインド洋地震と津波と同じくらいになると予想される。その結果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、このような出来事で約13,000人が死亡し、さらに27,000人が負傷すると推定しており、これは米国、そして北米史上最悪の自然災害となるだろう。^{[2] [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自身と愛する人たちの安全を確保したいという願望のため、公衆安全従事者の3分の1が災害に対応しないと推定されている。^[2]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・負傷者は7,700人、被害額は330億ドル、建物39,000棟が甚大な被害または破壊を受け、同時に130件の火災が発生すると予測されています。^[6]

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性の火山弧です。^{[35]この火山弧は、}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物質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。^[3]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。^[3]南から北にかけての主な山々は次のとおりです。

• ラッセンピークとシャスタ山（カリフォルニア）
• クレーターレイク（マザマ）、スリーシスターズ、マウントジェファーソン、マウントフッド（オレゴン）
• アダムス山、セントヘレンズ山、レーニア山、グレイシャーピーク、ベーカー山（ワシントン州）
• ガリバルディ山とミーガー山塊（ブリティッシュコロンビア州）

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、フッド山などがある。セントヘレンズ山は1980年に壊滅的な噴火を起こし、世界中の注目を集めた。^[3]セントヘレンズ山は、以前より静かになったとはいえ、今も揺れ続けている。時折、水蒸気の噴煙を上げ、小さな地震が起きているが、どちらもマグマ活動が続いていることの兆候である。^[3]

ほとんどの火山には、最近の噴火が発生した主要な中央噴火口があります。山頂は、固まっ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には以下のものがあります。

• アストリアファン
• カスケード山脈
• カスケディア（地域）
• カスケディア海峡
• カスケディア地域地震科学センター (CRESCENT)
• 太平洋北西部の地質
• ネスコウィンゴーストフォレスト
• ノースカスケード国立公園
• プレートテクトニクス

• Chris Goldfinger、C. Hans Nelson、Ann E. Morey、Joel E. Johnson、Jason R. Patton、Eugene Karabanov、Julia Gutiérrez-Pastor、Andrew T. Eriksson、Eulàlia Gràcia、Gita Dunhill、Randolph J. Enkin、Audrey Dallimore、Tracy Vallier (2012)。Robert Kayen (編)。「タービダイト イベントの歴史 - カスケード沈み込み帯の完新世古地震活動の方法と意味」。米国地質調査所。専門論文 1661–F。
• Atwater, BF (1987). 「ワシントン州外海岸沿いの完新世大地震の証拠」. Science . 236 (4804): 942–44. Bibcode :1987Sci...236..942A. CiteSeerX  10.1.1.175.8056 . doi :10.1126/science.236.4804.942. PMID  17812748. S2CID  39790838.
• dailywireless.org の「Cascadia Peril '09」
• 9.0 シェイクマップシナリオ
• 本当に大きなもの –カリフォルニア大学テレビ
• 太平洋北西部の大地震 –セントラルワシントン大学
• トースト、津波、そして本当に大きな津波 | クリス・ゴールドフィンガー | TEDxMtHood – TEDx