地震の地域差は、地震が起こる場所の偏りだけでなく、震源で生まれた地震波がどの地下構造を通り、最後にどのような地盤へ届くかによって生まれます。地震学では、揺れの違いを考えるときに、震源の性質、伝播経路、観測地点の地盤という3つの段階に分けて考えると理解しやすくなります。
つまり、同じ日本国内でも「地震が起こりやすい地域」と「同じ地震でも強く揺れやすい地域」は必ずしも一致しません。地域差は、地震を生み出す地殻構造の差と、地震波を変化させる地下構造・地盤の差が重なってできるものです。
地震の地域差は3段階で考えるとわかりやすい
ある地点で観測される揺れは、大きく次の3段階の影響を受けます。
- 震源の違い：どの断層が、どの深さで、どの向きに、どの規模で動いたか
- 伝播経路の違い：地震波が地下のどの構造を通ってきたか
- 地点地盤の違い：地表近くの地盤が地震波をどれだけ増幅・変形させるか
USGSは、地表で観測される地震動には、地震の震源、地球内部を通る伝播経路、観測地点周辺の地質条件がそれぞれ影響すると整理しています。
この3段階を分けて考えると、なぜ隣り合う地域で震度が違ったり、震源から遠い場所が強く揺れたりするのかを説明できます。
第1段階：地震そのものが起こる場所に偏りがある
地震は地球上で均等に発生しているわけではありません。気象庁によると、世界の地震の多くはプレート境界付近に集中しています。
プレートは互いに異なる方向へ動いており、境界ではぶつかる、すれ違う、沈み込むといった運動が起こります。そのため、岩盤に大きな力がかかりやすく、断層がずれて地震が起こります。
日本周辺では、太平洋プレートやフィリピン海プレートが陸側のプレートの下へ沈み込んでいます。複数のプレートが接しているため、プレート境界の地震、沈み込むプレート内部の地震、陸域の浅い地震など、さまざまなタイプの地震が発生します。
このプレート配置の違いが、まず「どの地域でどのような地震が起こりやすいか」という大きな地域差を作ります。
活断層の分布も地域差を作る
プレート境界から離れた内陸でも、地殻内部には断層があります。
プレート運動による力は地殻全体へ伝わるため、過去から存在する弱い断層帯や活断層に力が集中すると、陸域の浅い地震が起こります。
活断層の分布は地域ごとに異なるため、内陸地震の発生しやすさにも差があります。また、同じ規模の地震でも、震源が浅く市街地に近ければ、海域の遠い地震より強い揺れをもたらす場合があります。
したがって、「海溝に近い地域だけが地震地域差の原因を持つ」というわけではありません。プレート境界と地殻内断層の両方が、地震発生の地域性を作っています。
第2段階：地震波は通る地下構造によって変化する
地震が起こると、震源からP波、S波、表面波などさまざまな地震波が広がります。
地震波はまっすぐ同じ状態で届くわけではありません。地下の岩石の種類や硬さが変わる境界で反射・屈折し、場所によって速度や振幅、周期成分が変化します。
そのため、震源からほぼ同じ距離にある2地点でも、地下の構造が違えば揺れ方が異なることがあります。
たとえば、硬い岩盤が浅い地域と、深い堆積盆地の上にある地域では、地震波が地表へ届くまでの経路が異なります。堆積盆地では、地震波が内部で反射したり長く残ったりすることで、特定の周期の揺れが強くなる場合があります。
断層破壊の向きによっても地域差が出る
大きな地震では、断層全体が完全に同時に動くわけではありません。破壊は震源から断層面に沿って高速で広がります。
その破壊がある方向へ進むと、進行方向側で地震波が重なり合い、強い揺れが集中する場合があります。これを地震動の指向性と呼びます。
このため、震源距離だけでは揺れの強さを説明できません。同じ距離でも、断層破壊の進行方向や断層面との位置関係によって、強い揺れを受ける地域とそうでない地域が生じます。
地震の地域差は、単純な「震源から近いほど強い」という同心円状の仕組みではないのです。
第3段階：表層地盤が最後に揺れを変える
地震波が地下の硬い岩盤から地表近くへ到達すると、最後に表層地盤の影響を受けます。
防災科学技術研究所のJ-SHISは、地震波が工学的基盤から地表へ伝わる際、表層地盤によって速度波形の最大振幅が増幅されると説明しています。この増幅の程度を表す指標が表層地盤増幅率です。
一般に、柔らかい地盤では地震波の速度が遅くなり、揺れが大きくなりやすい傾向があります。一方、硬い岩盤に近い地盤では増幅が比較的小さいことがあります。
USGSの地盤応答に関する研究でも、地震波が軟らかい土層を通ると振幅が大きくなる「サイト増幅」が、構造物の被害分布を左右する重要な要因とされています。
なぜ近い場所でも震度が違うのか
市町村が隣り合っていても、地表近くの地盤は同じとは限りません。
たとえば、台地、谷底低地、旧河道、自然堤防、扇状地、埋立地などでは、地下にある土の種類や厚さが異なります。
J-SHISは、近接地点で計測震度や地震ハザードの値が異なる主な原因として、地盤増幅率の違いを挙げています。表層地盤の評価は250mメッシュ単位で行われており、地域差がかなり細かな空間スケールで存在することがわかります。
そのため、「同じ市だから同じ揺れ」「川を一本挟んだだけだから震度も同じ」とは限りません。
地形と地盤の成り立ちが揺れ方を左右する
表層地盤の違いは、長い時間をかけて作られた地形の歴史と関係しています。
河川が運んだ砂や泥が厚く堆積した低地、海を埋め立てた土地、谷を埋めた造成地などでは、比較的柔らかい土が厚く分布していることがあります。
一方、山地や台地では、場所によっては硬い岩盤や締まった地層が浅いことがあります。
ただし、地形名だけで揺れやすさを決めることはできません。同じ「低地」でも地下構造は異なり、同じ「台地」でも盛土や谷埋め造成によって局所的に柔らかい地盤が存在することがあります。
そのため、地域差を詳しく見るときは、地形区分だけでなく、実際の地盤調査や地震観測記録も重要です。
表層地盤増幅率はどのように求めるのか
J-SHISでは、表層地盤の揺れやすさを評価する際、地表から深さ30mまでの平均S波速度であるAVS30などを利用します。
S波は硬い地盤ほど速く伝わり、柔らかい地盤では遅くなるため、AVS30は地盤の硬さを表す代表的な指標として使われます。
一般にAVS30が小さい場所ほど柔らかい地盤で、地震動が増幅されやすい傾向があります。ただし、実際の地震動は表層30mだけではなく、より深い地下構造や地震波の周期にも影響されます。
北海道の強震観測記録を用いた研究でも、表層地盤による増幅には地域特性があり、地形分類だけでは十分に表現できない場所があることが示されています。
「地域差」は発生頻度と揺れやすさを分けて考える
地震の地域差を考えるときに最も重要なのは、地震が起こりやすい地域差と、地震波が強くなる地域差を混同しないことです。
プレート境界や活断層の配置は、どこで地震が発生しやすいかに影響します。
一方、実際に起きた一つの地震について、どの地域がどれだけ揺れるかは、断層破壊、震源距離、地下の伝播経路、深部地盤、表層地盤などによって決まります。
そのため、過去に地震発生数が少ない地域でも、近くで大きな地震が起きたり、地盤が揺れを増幅したりすれば強震動を受ける可能性があります。
震度分布が同心円にならないのはなぜか
震源から地震波が広がるだけなら、震度分布はきれいな同心円になりそうに見えます。しかし実際の震度分布には強弱のむらがあります。
これは、震源からの距離以外に多くの条件が作用するためです。
- 断層面の大きさと向き
- 破壊が進む方向
- 震源の深さ
- 伝播経路の地下構造
- 盆地や平野の深部構造
- 表層地盤の増幅特性
こうした要因が重なるため、同じ距離でも震度が違い、場合によっては震源から遠い地点のほうが近い地点より強く揺れることもあります。
地域ごとの地震リスクはどう評価するのか
日本では、地震調査研究推進本部や防災科学技術研究所が、全国地震動予測地図やJ-SHISなどを通じて地域ごとの地震ハザード情報を公開しています。
これらの評価では、想定される地震の発生確率だけでなく、震源から地盤までの地震動の伝わり方や表層地盤による増幅も考慮します。
つまり、地域ごとの地震ハザードは「近くに断層があるか」だけで決めるのではなく、どの地震が起こりうるか、どの程度の地震波が届くか、その波を地盤がどれだけ増幅するかを組み合わせて評価します。
この考え方は、地震の地域差が複数の段階で作られていることそのものを反映しています。
まとめ
地震の地域差は、一つの原因ではなく、複数の仕組みが重なって生まれます。
まず、プレート境界や活断層の配置によって、地震が発生する場所そのものに偏りがあります。次に、震源で生じた地震波は、断層破壊の向きや地下の伝播経路によって強さや周期が変化します。最後に、地表近くの地盤が地震波を増幅・変形させることで、近い場所同士でも震度差が生じます。
その流れを簡単にまとめると、「地震がどこでどう起こるか→地震波がどこを通るか→その地点の地盤がどう応答するか」という3段階です。
つまり、地震の地域差とは、地震活動の分布だけではなく、震源・伝播経路・地盤という地球内部の構造差が、最終的な揺れの違いとして現れたものなのです。
参考資料
- 気象庁「地震発生のしくみ」
- J-SHIS「表層地盤増幅率と揺れやすさの関係について教えてください」
- U.S. Geological Survey「Local site effects and dynamic soil behavior」
- 佐藤京ほか「北海道の地震動観測記録を用いた表層地盤の増幅度推定」
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