地震
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主な地震帯と地震の頻度
主な地震の震源を地図にして地球の表面を概観すると、プレートテクトニクス理論における「環太平洋造山帯」や「アルプス・ヒマラヤ造山帯」の周辺は地震が特に多い地域があることが分かる。前述の2つの造山帯も含めた新期造山帯で最も地震が多く世界の地震活動の大部分を占める。このほか、ヨーロッパ西部やアジア北部などの古期造山帯でも比較的多く地震が発生する。
これらの地域は造山帯または地震帯（火山に着目した場合火山帯とも呼ぶ）と呼ばれ、地殻や地面の活動（移動）が活発で、地震も活発である。しかし、この地図はあくまで一定期間に発生した地震を集計したものであり、「地震の起こりやすさ」を表したものだが、この地図で地震が少ない国・地域（カナダ、ロシア、ブラジル、アフリカ大陸など）でも絶対に地震が発生しない、とはいいきれず、どの陸地でも地震は発生しうる。
ただし、地震の多い地域と、地震による被害が大きい地域は異なる。地盤の揺れやすさ、人口密度の大小、建造物の強度、社会情勢などによって被害や救助復旧の様子が異なるためである。一方、同じ地域においても、地震が発生する時間や時期などによっても被害は異なり、例えば調理を行う食事時間前や暖房を多く使う時間帯においては火災の多発、大都市では平日昼間における帰宅困難者の発生などが挙げられる。また、地震の規模が大きくなるほど断層の長さが長くなり、被害地域が広くなる傾向にある。津波が発生した場合は、揺れが小さい沿岸部や揺れが全くなかった遠隔地に津波が押し寄せ被害をもたらす。ハワイ諸島などは太平洋の中心にあって周囲に島が少ないため、環太平洋各地の遠隔地津波を受けやすいことで知られる。
| Ms[64] | 名称 | 震源が浅い場合に想定される被害[65] | 日本周辺 防災研[65] |
地球 USGS[66] |
地球 USGS[67] |
|---|---|---|---|---|---|
| 9+ | 巨 大 地 震 |
数百 - 1,000 kmの範囲で大きな地殻変動を生じ、広域で大災害・大津波 | 数百年に1度 | 1[68] | 0.3 |
| 8.5 | 内陸では広域大災害、海底であれば大津波 | 10年に1度 | |||
| 8.0 | 1.1 | ||||
| 7.5 | 大 地 震 |
内陸では大災害、海底であれば津波 | 1-2 | 17[69] | 3.1 |
| 7.0 | 15 | ||||
| 6.5 | 中 地 震 |
震央付近で小被害、M7に近くなると大被害 | 10-15 | 134[69] | 56 |
| 6.0 | 210 | ||||
| 5 | 被害が出ることは少ない。 | 120 | 1,319[69] | ||
| 4 | 小 地 震 |
震央付近で有感、震源がごく浅いと軽い被害 | 約1,000[70] | 13,000[71] | |
| 3 | 震央付近で有感となることがある | 約1万[72] | 13万[71] | ||
| 2 | 微小 地震 |
極まれに有感 | 毎時10回[注 14] | ||
| 1 | 毎分1 - 2回 | ||||
| 0 | 極 微小 地震 |
||||
| -1 |
地球上で1年間に現行のネットワークで現行の機器で観測される地震回数は約50万回と推定されており、その内10万回が有感地震である[73][74]。1年間にM5以上の地震が平均約1,500回、M2以上の地震が平均145万回発生している。数の上では、世界で発生する地震の1割程度が日本付近で発生しているといわれ、また1996年から2005年の期間では世界で発生したM6以上の地震の2割が日本で発生しているとの統計があり[3]、客観的に見ても日本は地震の多い国と考えられる。
地震の発生の頻度が過去と比べて増加したかどうかということは、局地的に見ることはできても、全世界的に見ることは現状では難しい。地震の発生数のデータは、地震計の精度の向上や観測点のネットワークの状況などに左右される。世界的に見ても目が細かい日本の高感度地震観測網でも1990年代後半以降のデータであり、世界を見ても微小地震・極微小地震を捉えられるような観測網は少なく、海底となればその傾向は顕著である。
主な活断層・海溝・海盆
防災上、地震を引き起こす可能性の高い活断層の存在は注目される。日本では主要な数百の活断層の位置と再来間隔や規模などが調査・発表されている。活断層と同様に活褶曲も地震を発生させうるほか、活断層が無い地域に新たに断層が発生する可能性も否定できない。そのため、活断層の調査を中心とした地震防災に対する批判も存在している。
地球上の活断層（地溝・海溝・海盆などを含む）のうち、主なものを挙げる。これらは周期的に大地震を発生させると考えられている。このほか、地震活動が活発で多くの活断層を擁する歪集中帯と呼ばれる地域がある。
- 断層
-
- 糸魚川静岡構造線（日本、本州中部 ※場所により活動度に差がある）
- 中央構造線（日本西部 ※場所により活動度に差がある）- 1596年慶長伊予地震
- 根尾谷断層（日本、岐阜県西部）- 1891年濃尾地震
- 信濃川断層帯（日本、長野県北部）- 1847年善光寺地震
- 富士川河口断層帯（日本、静岡県中部）
- 野島断層（日本、兵庫県南部） - 1995年兵庫県南部地震
- アルパイン断層（ニュージーランド南島）
- カラヴェラス断層（アメリカ、サンフランシスコ・ベイエリア）
- ヘイワード断層帯（アメリカ、サンフランシスコ湾東岸）
- サンアンドレアス断層（アメリカ、カリフォルニア州）- 1906年サンフランシスコ地震
- ニューマドリッド断層帯（アメリカ中部 ※古期造山帯）
- グレートグレン断層（グレートブリテン島、スコットランド ※古期造山帯）
- アナトリア断層帯（トルコ北部）- 1719年・1999年イズミット地震
- スマトラ断層（インドネシア、スマトラ島）
- 海溝・海盆・沈み込み帯
-
- チリ海溝（チリ西岸）- 1960年・2010年チリ地震
- ペルー海溝（ペルー沿岸）- 2001年・2007年ペルー地震
- 中央アメリカ海溝 （中央アメリカ西岸）- 1985年メキシコ地震
- カスケード沈み込み帯（北アメリカ西海岸沖）- 1700年カスケード地震[75]
- アリューシャン海溝 - 1946年・1957年・1965年アリューシャン地震、1964年アラスカ地震
- 千島海溝（北海道南東沖・千島列島南岸）- 1952年・2003年十勝沖地震、1894年・1973年根室半島沖地震、2006年・2007年千島列島沖地震
- 日本海溝（東北・関東太平洋沖）- 1896年・1933年三陸沖地震、1936年・1978年宮城県沖地震、2011年東北地方太平洋沖地震
- 相模トラフ（相模湾沖）- 1703年・1923年関東地震
- 駿河トラフ（駿河湾沖）- 1854年東海地震
- 南海トラフ（紀伊半島・四国沖）- 1854年・1946年南海地震、1854年・1944年東南海地震
- スンダ海溝（ミャンマー沖 - スマトラ島南岸）- 2004年・2005年・2007年・2010年スマトラ島沖地震
- ジャワ海溝（ジャワ島南岸）-[2006年ジャワ島沖地震
- ケルマデック海溝（ケルマデック諸島東岸）
地震の周期性
地層や地磁気反転等の観測から、数百年を超えるような長期的な視点ではプレートや地表の動きは平均されて一定になるというのが地質学の定説であり、それぞれのプレートの境界や断層で起こる地震は、一定の速度で蓄積される歪みが一定の周期で解放されて起こると説明できる。実際に観測や歴史地震でも、プレート境界型地震である南海地震、東南海地震、東海地震、宮城県沖地震などでは周期性が確認されているほか、内陸プレート内地震である北アナトリア断層の諸地震などでも確認されている。周期性のある地震を地震学では固有地震（相似地震）といい、現在のところマグニチュード4程度以上、再来周期数年以上の地震で発見されている。
M7.0 - 8.0くらいの海溝型地震においては50 - 300年程度、後述の連動型地震においては500年程度[注 15]。チリ地震やスマトラ島沖地震はこうしたタイプの地震であったと認識されている。[注 16]、地表付近の断層においては数百年 - 数十万年と、地震の周期はそれぞれ異なる。
1990年代後半日本で整備された高精度の地震観測から、プレート境界や断層の面内で地震の起こりやすさが異なることが発見され、それを説明する説として「アスペリティモデル」が提唱された。プレート境界や断層の面内には形状・硬さ・含水率・温度等の性質の差により、主に以下の3種類が存在するという考え方である。
- 常に滑っていて小さな地震を起こし続けている部分
- 常に滑っているが体に感じない滑りのみを起こし続けている部分
- 普段は固着してひずみを蓄積しているが限界に達すると大きな地震を起こす部分
この3番目の部分をアスペリティといい、プレート境界や断層の面内には大きさやお互いの間隔がさまざまなアスペリティが存在していることが観測により推定[注 17]されている。アスペリティモデルでは、M7.0 - 8.0くらいの（単独型）海溝型地震は1つの大きなアスペリティまたは小さなものが少数同時に破壊して発生するもの、連動型地震は複数の大きなアスペリティが同時に破壊して発生するものと解釈されている。
1つのアスペリティで地震が起こるとそこの歪みが解放され周囲のアスペリティに負荷がかかることから、1つの固有地震の発生間隔が毎回少しずつずれるのはそうした周囲のアスペリティからの負荷の変化によるものと考えられている。この負荷を定量的に推定する方法としてプレート運動速度の観測と地殻表面の測量により求められるプレート間カップリングがあり、これにより求められた負荷を「本来滑るべきだがまだ滑っていない量」と考え「すべり欠損[注 18]」という。ただ、負荷の大きさはすべり欠損だけではなく、プレート境界や断層の面内によって値が異なる「破壊強度」を考慮する必要がある。あるアスペリティですべり欠損が破壊強度を超えた時に地震が発生する。
地震発生間隔のずれは、現在の長期的地震予知における大きな課題の1つとなっている。これに対処する方法としてアスペリティの推定や、発生間隔のずれを求めるためのすべり欠損の推定を行う研究者がいるが、精密地震観測が必要で、精度を高めるためには断層近傍で観測を行う必要があり、海溝型地震では海溝軸付近の海底に地震計を設置する必要があることから費用や労力が大きいという問題がある。
一方、一連の周期の中で生じる現象で実際に観測された例がある、本震発生前の前駆的地震活動（前震など）、静穏化（空白域の形成）などから地震予知を行おうとしている研究者もいる。また、海溝型地震の前の歪の蓄積は内陸の地震活動に影響を与えるため西日本（西南日本）が南海地震や東南海地]の前段階の地震活動期に入っているとの学説もあるが、判断するための資料が少ないといった反論もある。
日本では、主な海溝型地震や断層において調査された活動履歴から、主に繰り返し間隔と前回からの経過時間の推定によって、現在の活動確率を論じる「長期的地震予知」が行われている。しかし、このような長期的な予知を目安にした地震研究に対して、被害軽減への効果を疑問視し防災・減災により地震に強い社会を構築することの重要性を説く専門家もいる[77][78][79]。
注釈
- ^ 表面波もレイリー波とラブ波に分けられる。
- ^ 初期微動継続時間という。
- ^ 鉄道、新幹線・エレベーターの緊急停止（P波管制運転）などで使用されているシステム。
- ^ 地震波の速度は地殻の密度（深さ）により異なるため、実際には観測に基づき地震波速度を予めまとめた「走時表」を用いて算出する。
- ^ 地震計は東西方向、南北方向、上下方向の3種類の地震動の大きさをはかるので、大体の方向（16方位程度）がわかる。
- ^ 例えば、Mが1大きくなると、それが表現するエネルギー量は約32倍となる。気象庁震度階級は同一振幅・周波数が数秒間継続した理想波形の場合6galで計測値2.50、60galで4.50であるが、実際の地震波は複雑なので対応関係は表現できない。
- ^ 英語圏では普通リヒター・スケール（Richter scale、発音はリクター・スケール）という。
- ^ 活断層の統一された定義はない。古典的には、（旧来区分における）第四紀開始以降に活動したと推定される断層を活断層という。なお、2009年より第四紀の区分が変更されたので、現在の区分では「更新世中期の開始以降」にあたる。断層の活動性を考える上では、より重要度の高い「約10万年前にあたる更新世後期の開始以降」に限定する場合がある。[5]
- ^ 2000年鳥取県西部地震、2005年福岡県西方沖地震、2007年能登半島地震などは知られていなかった活断層で発生した。
- ^ 「海溝型地震」は海溝付近のプレート内部の地震を含める場合があるため、狭義に「海溝沿いのプレート間地震」と呼ぶ場合もある。
- ^ この地震は津波規模から推定されるモーメント・マグニチュード (Mw) 8.2で三陸沿岸に遡上高30m超の多津波をもたらしたが、最大震度は2 - 3だった。そのため地震の規模は長らく表面波マグニチュード (Ms) 7.6とされており、研究の進展により21世紀になって前記の値に見直された[41]。
- ^ 新潟県中越地震、東日本大震災（東北地方太平洋沖地震）で地震被害が比較的少なかったのは、キラーパルスが少なかったからである。
- ^ 盆地状の地形に厚い堆積層がある地域を指す地質学用語で、関東平野や大阪平野などの通常は「平野」と呼称される地域も該当する。
- ^ 年換算は8万7600回
- ^ たとえばM8級の東海地震や南海地震は100年 - 150年周期で発生するとされるが、500年以上の長い周期でM8.5 - 9.0の連動型超巨大地震の発生が予想されている[76]。
- ^ 纐纈一起 (2011) は、断層のずれとひずみ量の計算から、東北太平洋沖の連動型巨大地震の周期を400 - 600年（中心を438年）とした[要出典]。
- ^ アスペリティは、微小地震の観測や立体的な地震波速度構造（アスペリティは周囲よりも地震波速度が高い）等により推定できるとされている。
- ^ すべり欠損は通常の断層運動方向とは逆であることが多いため「バックスリップ」という場合もある。
- ^ 防災科研は主に、短周期成分が多い小地震に適した高感度地震計、長周期成分が多い大地震に適した強震計、幅広い周期に適応した広帯域地震計の3種類の観測網を有する。
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