地震の震源とは、地下の断層で岩盤の破壊やずれが最初に始まった地点です。地震は震源の一点だけで完結するのではなく、そこから断層面に沿って破壊が広がり、その過程で地震波が生み出されます。
そのため、震源は「地震のエネルギーがすべて一点から出る場所」という意味ではありません。とくに大きな地震では、最初に破壊が始まった震源と、実際に断層がずれた広い震源域を分けて考えることが重要です。
震源とは何を表しているのか
地震調査研究推進本部は、地下の岩盤のずれが最初に始まった点を震源、そのずれが生じた範囲全体を震源域、震源の真上にある地表の点を震央と説明しています。
つまり、震源には地下での位置が必要です。通常は緯度・経度に加えて、地表からどのくらい深いかという震源の深さで表されます。
一方、震央は地表上の位置なので、緯度・経度で示すことができます。ニュースなどで「○○県沖を震源とする地震」と表現されることがありますが、厳密には地表上の地域名は震央付近を示しており、実際の震源はその地下にあります。
なぜ地下の一点が「震源」になるのか
地震は、地下の断層面に力が加わり、岩盤が急にずれることで起こります。しかし、長い断層全体が完全に同じ瞬間に動き始めるわけではありません。
まず断層面の一部で破壊が始まり、そこから周囲へ破壊が伝わっていきます。その最初の出発点が震源です。
USGS（米国地質調査所）も、地震が地下で始まる地点をhypocenterとし、その真上の地表点をepicenterと説明しています。
断層面の破壊は非常に速く進みますが、それでも有限の速さです。大きな地震では破壊が数十km、数百kmにわたって広がることがあり、破壊の進み方や場所ごとのすべり量によって、各地で観測される地震波の形や揺れの強さが変わります。
震源と震源域は何が違うのか
震源は破壊開始点、震源域は破壊が広がった範囲全体です。この違いは、大地震を理解するときに特に重要です。
小さな地震では震源域が比較的小さいため、地震を一つの点として近似しても多くの場合は十分です。しかし、巨大地震では震源域が非常に広くなります。
地震調査研究推進本部によると、M8程度の巨大地震では震源域が長さ100km以上に及ぶことがあります。気象庁も、マグニチュードが大きくなるほど震源域が広くなることを説明しています。
このため、震源から遠い場所でも、震源域の一部に近ければ強い揺れを受けることがあります。「震源までの距離」だけで地震の影響を判断できない理由の一つです。
震源の位置はどうやって調べるのか
震源は地下にあるため、直接目で見ることはできません。そこで、各地の地震計が記録した地震波の到着時刻を使って位置を推定します。
地震波には主にP波とS波があります。P波はS波より速く伝わるため、通常は観測点にP波が先に到着し、その後にS波が到着します。
気象庁の地震カタログでは、各観測点で観測されたP波やS波の発現時刻などを使って震源を決定しています。複数の観測点で「何時何分何秒にP波が来たか」「S波がいつ来たか」を比較し、地下のどの位置から波が出れば観測結果を最もよく説明できるかを計算します。
一つの観測点だけでは、震源までのおおよその距離は推定できても、方向や深さを十分に絞り込めません。複数の地点のデータを組み合わせることで、震源の緯度・経度・深さ・発生時刻を推定できます。
P波とS波の到着時刻がなぜ役立つのか
P波とS波は地中を伝わる速度が異なります。そのため、震源から遠い観測点ほど、一般にP波到着からS波到着までの時間差が大きくなります。
この時間差は震源までの距離を考える手掛かりになります。ただし、実際の震源決定は単純に時間差だけを見るのではありません。
地震波の速度は、地下の岩石の種類、温度、圧力、構造などによって変わります。そのため、地震学では地下の速度構造をモデル化し、「仮定した震源から各観測点まで地震波が何秒で届くか」という理論的な走時を計算します。そして、観測された到着時刻との差が小さくなるように震源位置を求めます。
日本地震学会の研究でも、観測点からP波・S波の到着時刻を逆向きにたどり、多数の波面が重なる場所から震源を抽出する手法が検討されています。震源決定の基本に、複数観測点の到着時刻と地震波の伝播時間があることがわかります。
震源の深さはどうやってわかるのか
震源の深さも、P波やS波の到着時刻と地下の速度構造から推定します。
同じ震央付近で起きた地震でも、震源が浅い場合と深い場合では、各観測点までの地震波の経路と到着時刻が変わります。多数の観測点の記録を使うことで、地表面上の位置だけでなく深さも計算できます。
ただし、震源の深さは常に完全に正確にわかるわけではありません。観測点の配置が片側に偏っていたり、海域で近くに観測点が少なかったり、地下の速度構造が十分にわかっていなかったりすると、誤差が大きくなることがあります。
そのため、地震発生直後の速報値と、後から多くの観測データを使って精査した値が変わる場合があります。これは地震そのものが後から移動したのではなく、観測データと解析の充実によって推定結果が改善されたためです。
浅い震源と深い震源では何が違うのか
震源は地表近くから数百kmの深さまで分布します。
内陸の活断層で起こる地震は比較的浅い場所で発生することが多く、震源が都市の近くなら、地震規模が同じでも強い揺れをもたらすことがあります。
一方、日本のような沈み込み帯では、海洋プレートが地下深くへ沈み込むため、そのプレート境界や沈み込んだプレート内部でも地震が起こります。その結果、深さ数十kmから数百kmに震源が並ぶことがあります。
ただし、「浅い地震は必ず危険」「深い地震は必ず弱い」と単純には言えません。揺れの強さは、地震の規模、震源距離、地盤条件、地震波の伝わり方などにも左右されます。
震源は地震の中心なのか
日常的には「震源＝地震の中心」と考えても大きくは間違いませんが、厳密には注意が必要です。
震源は、断層破壊が最初に始まった場所です。大地震では、その後に断層破壊が広い範囲へ伝わり、場所によってすべり量も異なります。
そのため、最も大きくすべった場所が必ず震源と一致するわけではありません。また、地震波の放射が強かった場所や、被害が最も大きかった場所とも一致するとは限りません。
気象庁では大きな地震について、各地の地震波形を使って断層面上のすべり量や破壊の伝わり方を求める「震源過程解析」を行っています。これは一点の震源だけでなく、地震が断層面上でどのように進行したかを詳しく調べる解析です。
震源と震央を混同すると何がわかりにくくなるのか
震央は地表上の点ですが、震源は地下の点です。この違いを意識すると、同じ震央付近でも深さが違えば地震の性質が異なることが理解しやすくなります。
たとえば震央がほぼ同じ場所でも、浅い地殻内地震と、沈み込んだプレート内の深い地震では、断層の環境も地震波の伝わり方も異なります。
また、震央の近くが必ず最も強く揺れるわけではありません。大地震では震源域が広く、断層破壊の方向や地盤条件によって、震央から離れた地域でも強い揺れが起こることがあります。
震源の情報から何がわかるのか
震源の緯度・経度・深さと発生時刻がわかると、その地震がどのような場所で起こったのかを判断する基礎になります。
- プレート境界付近の地震か
- 沈み込んだプレート内部の地震か
- 陸側プレートの浅い地震か
- 既知の断層や地震活動域とどのような位置関係にあるか
- 余震がどの範囲に広がっているか
多数の地震の震源を地図や断面図に並べると、地下のプレート形状や断層構造、地震活動の集中域を推定する手掛かりにもなります。
ただし、震源位置だけで断層の向きや地震の全過程が完全にわかるわけではありません。発震機構解、余震分布、地殻変動、震源過程解析など、ほかの観測結果と組み合わせる必要があります。
まとめ
地震の震源は、地下の断層で岩盤の破壊が最初に始まった地点です。そこから破壊が断層面へ広がり、地震波が周囲へ伝わります。
震源の真上の地表点が震央で、実際に断層破壊が広がった範囲全体が震源域です。とくに大地震では、震源の一点だけでなく震源域全体を見る必要があります。
また、震源は直接見えるものではなく、複数の地震観測点で記録されたP波・S波の到着時刻と地下の地震波速度モデルを使って計算されます。そのため、観測点の配置や地下構造のモデルによって一定の誤差を含み、後から精査されて位置や深さが修正されることもあります。
つまり震源とは、地震が始まった地下の出発点であり、その位置は地震波の観測から逆算して求められるものです。
参考資料
- 地震調査研究推進本部「震源・震源域」
- 気象庁「地震月報（カタログ編）利用の手引き」
- U.S. Geological Survey「The Science of Earthquakes」
- 関口渉次「観測点から逆伝播する波面の重複点検出による簡易震源決定法」
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