地震と断層が関係しているのは、地震の多くが、地下の岩盤が断層面を境に急にずれることで起こるからです。
岩盤にはプレート運動などによって少しずつ力が加わります。すぐには動かなくても、ひずみがたまり続け、ある時点で断層の摩擦や岩盤の強度を超えると、断層が急にすべります。そのとき放出されたエネルギーが地震波となって広がり、地面を揺らします。
つまり、断層は単に地面に見える亀裂ではなく、地震を起こす岩盤のずれが生じる面や帯なのです。
断層とは何か
断層とは、地下の岩盤が割れ、その両側が相対的にずれた場所です。
気象庁は、地震を「地下の岩盤が周囲から押されたり引っ張られたりして、ある面を境に急激にずれる現象」と説明しています。このずれが起こる面が断層面です。
米国地質調査所（USGS）も、断層を二つの岩盤ブロックの間にある破断面または破砕帯とし、地震時には断層の片側がもう片側に対して急にすべると説明しています。
したがって、地震と断層は別々の現象ではなく、地震の本体そのものが断層運動だと考えると分かりやすいです。
なぜ断層は急に動くのか
地下の岩盤には、プレート運動などによって長い時間をかけて力が加わります。
しかし断層面には摩擦があるため、力が加わってもすぐには滑りません。その間、周囲の岩盤にはひずみと弾性的なエネルギーが蓄えられます。
やがて、たまった力が摩擦に勝つと、断層が急にずれます。USGSは、地震が「断層上の突然のすべり」によって起こり、蓄積されていたエネルギーが地震波として放出されると説明しています。
地震が突然起こるのは、地下の力が突然生まれるからではありません。長い時間をかけてたまった力が、一気に解放されるからです。
断層には動き方の違いがある
断層は、岩盤にどの方向の力が加わるかによって動き方が変わります。
- 正断層：岩盤が引っ張られ、片側が相対的に下がる
- 逆断層：岩盤が押し合い、片側がもう一方へ乗り上げる
- 横ずれ断層：岩盤同士が水平方向にすれ違う
USGSは、断層をこうしたすべりの方向によって分類しています。日本の内陸地震では逆断層型や横ずれ型が見られ、プレート境界でも巨大な逆断層型のすべりが起こることがあります。
どのタイプでも共通しているのは、断層面で岩盤が急にずれると地震が起こるという点です。
活断層とは何か
断層の中でも、最近の地質時代に繰り返し活動し、将来も活動すると考えられるものを活断層と呼びます。
地震調査研究推進本部は、活断層について、過去の繰り返しのずれが地形や地層に残されていることから確認できると説明しています。古い地形ほど大きくずれていれば、同じ断層が何度も活動した証拠になります。
活断層では、地震が起こるたびにずれが累積します。そのため、山地と盆地の境界や、直線的な崖・谷などとして地形に痕跡が残ることがあります。
活断層がある場所では必ず近いうちに地震が起こるのか
活断層があるからといって、すぐに地震が起こるという意味ではありません。
活断層の活動間隔は非常に長く、多くは人間の一生よりはるかに長い時間スケールで動きます。地震本部は、活断層の地震の発生間隔がおおむね千年以上になることが多いため、過去の地形や地層を調べて活動履歴を推定しています。
また、断層ごとに活動間隔やずれの量は異なります。過去の活動を調べることで将来の発生可能性を評価できますが、特定の日付を正確に予測できるわけではありません。
活断層が見つかっていない場所でも地震は起こる
地図に活断層が描かれていない場所だから安全とは限りません。
断層が地下深くにあり、地表までずれが達していない場合があります。また、過去の断層の痕跡が侵食や堆積で分かりにくくなっている場合もあります。
地震本部も、地表に断層のずれが現れない地震や、まだ確認されていない活断層がある可能性を示しています。
つまり、私たちが地表で確認できる活断層は、地下にあるすべての震源断層を完全に表しているわけではありません。
震源と断層はどう違うのか
震源は、地震のずれが最初に始まった地点です。一方、断層は岩盤のずれが広がった面です。
大きな地震では、ずれは震源の一点だけで終わらず、断層面の広い範囲へ広がります。そのため、実際の地震の規模を考えるときには、震源の深さだけでなく、断層がどれくらい広く、どれくらい大きくずれたかが重要になります。
気象庁は、岩盤がずれた領域全体を「震源域」と呼んでいます。大きな地震ほど震源域は広くなる傾向があります。
地表に断層が現れる地震もある
震源が浅く、断層のずれが大きい場合には、地下のずれが地表まで達することがあります。
このとき地面に段差や横ずれが現れ、地表地震断層として観察されます。気象庁は、1995年兵庫県南部地震で現れた野島断層などを代表例として挙げています。
ただし、大きな地震でも必ず地表に明瞭な断層が出るわけではありません。断層の深さや形、上にある地層の性質などによって見え方は変わります。
断層を調べると過去の地震が分かる
活断層の調査では、航空写真や地形データで断層の位置を探し、地面を掘るトレンチ調査などで地層のずれを調べます。
過去の地震で地層がずれた年代が分かれば、その断層がどのくらいの間隔で活動してきたかを推定できます。さらに、断層の長さや一回のずれ量から、想定される地震規模の評価にも役立てられます。
このように、断層は地震を起こす場所であるだけでなく、過去の地震履歴を残す記録でもあります。
地震と断層の関係を整理すると
- 地震：地下の岩盤が急にずれ、地震波を出す現象
- 断層：岩盤のずれが起こる面や帯
- 活断層：最近の地質時代に繰り返し活動し、将来も活動すると考えられる断層
- 震源：断層のずれが最初に始まった地点
- 震源域：地震時に実際にずれた断層面の範囲
まとめ
地震と断層が関係しているのは、地震の多くが断層面で岩盤が急にずれることで起こるからです。
プレート運動などによって岩盤に力が加わると、断層周辺にひずみが蓄積します。そして摩擦や岩盤の強度を超えた瞬間に断層が急に動き、蓄えられていたエネルギーが地震波となって広がります。
活断層は過去の地震の痕跡を残し、将来の地震を考える重要な手がかりになります。ただし、活断層が確認されていない場所でも地下断層による地震は起こり得ます。
地震を理解するうえでは、「どこが揺れたか」だけでなく、「地下のどの断層が、どの向きに、どれだけずれたか」を見ることが重要なのです。
参考資料
- 気象庁「地震について」
- 地震調査研究推進本部「活断層」
- U.S. Geological Survey「What is an earthquake and what causes them to happen?」
- U.S. Geological Survey「What is a fault and what are the different types?」
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