2021 年２月の福島県沖の地震及び 3 月と５月の宮城県沖の地震の震度分布にみられる地体構造の影響
板寺一洋 *1、吉田明夫 *2

Influence of geotectonic structure on the distribution of seismic intensity
as revealed by the off-Fukushima prefecture earthquake on February 13
and off-Miyagi prefecture earthquakes on March 20 and May 1 in 2021
byKazuhiro ITADERA and Akio YOSHIDA*2
*1

1.

はじめに

2. 2021 年に東北日本太平洋域で発生した地震の震度大きな地震ほど広い範囲で揺れを感じる。有感範囲が分布

地震の規模と関係することは古くから知られており、歴図１は、2021 年 2 月 13 日の福島県沖の地震（M7.3）、史的な被害地震のマグニチュードは、そうした関係性を

3 月 20 日の宮城県沖の地震 (M6.9) 及び 5 月１日の宮基に推定されている（Kawasumi, 1951）。震度５以上や城県沖の地震 (M6.8) によって震度 4 以上が観測された６以上が観測された範囲とマグニチュードとの関係式も地点の分布である。また、図１上の黒い点はそれ以外統計的に求められている（勝又・徳永 , 1971 など）。この（震度３以下あるいは震度が観測されなかった）観測

うした地震の規模と有感範囲の関係性は、断層運動で放点の分布を示している。福島県沖の地震は規模が一回り出された地震波が断層からの距離と共に減衰し、遠距離大きかったこと、震源が他の二つの地震に比べて南側にでは揺れが小さくなるという特徴に基づいたもので、誰あったことを反映して、震度 4 以上の観測点は日本海側もが素朴に納得できよう。にもかなりの数が分布し、また関東地方の広い範囲に及しかし、個々の地震について震度５以上や６以上の揺んでいる。5 月 1 日の宮城県沖の地震と 3 月 20 日の宮れを観測した地点の分布を調べてみると、震源からの距

城県沖の地震は、規模がほぼ同じで震源も近かったこと

離との関係は必ずしも単純なものではない。ある方位でから、福島県以北での震度４以上の観測点の分布に関しは、かなりの距離のところまで大きな揺れが観測されてては両地震でそれほど違いがみられない。しかし、3 月いるのに、他の方向では短距離で小さな揺れとなってし20 日の地震は５月１日の地震と比べて関東地方での観まっていることがしばしばある。ここでは、2021 年２測点数がかなり多い。これについては次節で若干論じる。

月の福島県沖の M7.3 の地震や 3 月と 5 月に宮城県沖でここではまず、これら３つの地震の震度４以上の分布発生したＭ 6.9 とＭ 6.8 の地震について、震度分布の特に共通して認められる注目すべき特徴を見てみよう。そ徴を調べ、それと地体構造との関連について考えてみる。

れは、震度４以上を観測した地点が東北日本の脊梁山地

これら３つの地震は、東北地方太平洋沖地震の震源域内東縁部を境に、その東側では南北に広く分布しているのあるいはその縁辺で発生しており、広義の余震活動の一に対して、西側では明瞭にその数が減少していることで環と見ることができるが、断層運動様式には差違があある。この一見して目に付く分布の特徴の背景には何がり、それが震度分布にも影響を与えていると推定される。

あるのだろうか。それを探るために、活火山の分布を重そのことについては議論の中で触れる。なお、気象庁はねてプロットしてみたのが図２である。もともと火山を2021 年 4 月１日に、以後、2011 年東北地方太平洋沖地含めた高山地域には震度観測点が少ないことに留意しな震の余震活動という名称は用いないと発表している。

ければならないが、図２から火山の周辺では震度４以上とならなかった（相対的に震度の低かった）観測点が分布していることが見てとれる。
多くの火山ではその直下にマグマ溜りが存在し、そ*1

神奈川県温泉地学研究所*2

静岡大学防災総合センター〒 250-0032〒 422-8529

神奈川県小田原市入生田 586
静岡県静岡市駿河区大谷 836

報告 , 神奈川県温泉地学研究所報告 , 第 53 巻 , 69-73, 2021
- 69 -

図１(a) 2021 年 2 月 13 日の福島県沖地震（M 7.3）、(b) 2021 年 3 月 20 日の宮城県沖地震（M 6.9）、(c) 2021 年 5

月 1 日の宮城県沖地震（M 6.8）でそれぞれ震度 4 以上を観測した点の分布。黒い点はそれ以外の観測点の分布を示す。

図２

図１の各図に活火山を加えた図。の熱で周辺の地下温度が他地域に比べて高くなってい域の前縁という趣旨であったが、その概念の提唱の背景

る (Ito, 1990)。また火山の近辺では流体の関与が推定には、弧状列島下の深発地震面（和達―ベニオフゾーン）される低周波地震がしばしば観測される（高橋・宮村 ,の存在及びそれとマグマ生成との関連性が含意され、海2009）。こうしたことから、火山の周辺地域では、通常溝軸に平行なテクトニックな構造の一環をなすという見は脆性的な岩盤の破壊である地震が発生するような浅部方があった。“火山フロント” は、その後で展開されたの地殻まで、地震波速度が遅く減衰の大きい粘弾性的プレートテクトニクス理論に先駆して提出された卓抜しな性質を帯びた地層となっていると考えられる。東北日たグローバルな地球科学的概念だったと言える。図３は本の脊梁部の西側で震度４以上の観測点が明瞭に少なく図２に火山フロントを挿入したものである。これから、なっているのは、その地域に火山が多く存在するからと３つの地震の震度４以上の観測点は、火山フロントを境考えていいのだろうか。にその西側で急減しているように見える。

杉村（1957; 1963; 1966）は、火山の分布域の東縁は伊神 (1975) は、火山前線（火山フロント）の海側で明瞭に一本の線で劃されることを示し、その線を火山前発生した地震のエネルギーは火山前線で著しく減衰す線（火山フロント）と名付けた。前線という表現は、火るという仮説を立て、1961 ～ 1964 年に主として太平

山の多い東北脊梁山地以西から東側を見た時の火山分布

洋沿岸域で発生した M5 ～ M6 クラスの 20 個の地震のかく- 70 -気象庁震度観測点のデータを用いて、その仮説の当否を

震の震度分布の特徴は、地震防災の観点からも、もっと調べた。そしてほとんどの地震の震度分布は、その仮説注目していいのではないかと思われる。気象庁は 2007により整合的に説明できると指摘している。減衰の大き年から、地震波が到達する前に即座に強い地震動を予測なゾーンは火山前線に沿って狭い範囲に存在しているのして発表する緊急地震速報の業務を開始した。2011 年

か、それとも火山前線の内陸側に広がっているのかにつ

東北地方太平洋沖地震では、東北地方においては震度５

いては、火山前線下に局在していると考えたいとしなが弱が観測され始める 15 秒以上前に警報を発して、防災ら、一方で、火山前線からはみ出して有感範囲が広がっに一定の効果を発揮したが、一方で関東地方においてはている場合も散見されるとして、高減衰域は火山前線に震度４と予測したのに実際には震度６強で揺れた観測点沿って連続的には存在していないとみられるとも述べてもあった（干場 , 2021）。気象庁は、関東地方におけるいる。

震度の見積もりに齟齬があったのは東北地方太平洋沖地

図２、３で、火山フロント沿いに火山が存在しない地震の震源域が広い範囲に及んだこと、直後の活発な余震域（例えば岩手県北部）でも、その西側で震度４以上の活動の中でほぼ同時に発生した複数の地震を適切に分離観測点が急減している様子がみられることは、図 1 の震できなかったことによると考えて、それらの課題を解決

度分布の大域的特徴を作り出している要因には、火山のすべく様々な改善策の検討を行っている（干場、2014;

存在及びその周辺における地殻上部の熱的構造のみでな2017; 2021）。しかし、東北地方太平洋沖で発生する地く、火山フロントそのものにもあるように思われる。火震によって関東地方で大きな震度が観測される傾向があ

山フロントは、海洋プレート沈み込みに伴うマグマの生ることは、福島県沖の地震の震度分布でも見られた特徴

成と上昇プロセスに深く関わっていると考えられることであり、恐らくマントルウェッジ物質と比べて地震波のから（例えば、Tatsumi, 1986）、深発地震面より上側の減衰の相対的に小さな固くて冷たい太平洋プレートが東マントルウェッジ内での熱的な構造の境界ともなってい北日本の下に沈み込みこんでいることが関係しているとて、そのことが火山フロントの東側、西側での地表にお想像される。緊急地震速報の手法の改善策として、地震ける震度分布の差違にも影響していると推定される。の震源や規模（断層の及ぶ範囲）を推定する際の精度の参考に、2011 年東北地方太平洋沖地震の時に観測さ向上に加えて、震源を求めることなく、地震動が観測された震度５弱以上、震度５強以上、震度６弱以上の観測れた地点の波形データをもとに、地震波伝搬の法則に基点の分布を図４に示す。図４から、このような巨大地震づいて、周辺への地震動の進行を推測するという新たなの震度分布においても、図１～３と共通した特徴が見ら手法も検討されているようである。筆者らは、これらのれることがわかる。

ことに加えて、火山フロントや海洋プレートの沈み込みのような大きなテクトニックな構造が震度分布に与える3.

影響についても、緊急防災対応を喚起する情報発信の中議論
図１～４に見られる東北地方太平洋沖で発生する大地

図３に生かすことができないだろうかと、ここで問題提起を

図２の各図に火山フロントを加えた図- 71 -

図４2011 年東北地方太平洋沖地震 (M 9.0) で (a) 震度 5 弱以上、(b) 震度 5 強以上、(c) 震度 6 弱以上を観測した点の分布。黒い点はそれ以外の観測点の分布を示す。活火山及び火山フロントの位置を示した。
しておきたいと思う。

があると言えよう。沖積平野が揺れやすいことは震度３

なお、各地点の震度には、テクトニックな大域的構造の分布にもみることができる。もちろん、更に詳細に各だけでなく、もう少し小さなスケールでの上部地殻の地地点の震度の分布を見るならば、河川や沼地を埋め立て盤の違いも反映される。その一例として、2021 年 2 月

たところで揺れが大きいという特徴が認められることはの福島県沖地震の際の関東地方における震度４以上と震言うまでもない。なお、図４に示した 2011 年東北地方

度３以上の観測地点の分布を等高線に重ねて図５に示し太平洋沖地震の場合でも、関東平野の西側で震度５弱以た。図５に示した等高線は標高 100 ｍ以下（うすい灰色）上、震度５強の以上の観測点の分布がすっぽりと抜けてを 20 ｍ間隔、標高 200 m 以上（濃い灰色）を 200 mいることが見てとれるが、その抜けた領域は、2021 年間隔で、それぞれ描いている。これらの図を注意深く見福島県沖地震の際に震度４以上を観測した地点がまばらると、関東平野西部において地形高度が高くなると震度となった多摩川西部地域にほぼ対応している。二つの事

４以上の観測点がまばらになることが見てとれる、その例はいずれも地盤のしっかりした山地で揺れにくいとい境界に沿うように多摩川が流れていることから、武蔵野う特徴を反映していると考えられる。

台地の扇状地及び沖積平野で揺れが相対的に大きい傾向

図５

ところで、3 月と 5 月の二つの宮城県沖地震は、震源

2021 年 2 月 13 日の福島県沖地震（M 7.3）
により、関東地方で (a) 震度 3 以上、(b) 震度 4 以上を観測した点の分布。

薄い灰色の線は標高 100 m 以下を 20 ｍ間隔で、濃い灰色の線は標高 200 ｍ以上を 200 ｍ間隔でそれぞれ示した等高線。
- 72 -

が近く、規模もそれほど違わなかったにもかかわらず、するにあたっては、気象庁ホームページで公開されてい３月の地震の方が、関東地方において明らかに広い範囲る気象庁震度観測点一覧表および震度データベースにおで大きな揺れをもたらしたことが図１から見てとれる。

けるデータを利用させていただきました。

この差違について、松浦他（2021）は、3 月と 5 月の宮城県沖地震は、いずれもプレート境界で発生したと考え参考文献

られているものの、実は 3 月の地震ではプレート境界

干場充之 (2014) 地震動即時予測の研究：最近 10 年のでの断層運動に加えてプレート内でも破壊が生じ、その進展から , 地震予知連絡会会報 , 406-411.

ために各地で相対的に大きな震度が観測されたという考

干場充之 (2017) 海底地震計を用いたモデル計算：地震えを提出している。プレート内で破壊が生じた地震はプ

動即時予測― “揺れの数値予報” の適用例―, 地震

レート境界での地震に比べて応力降下量が大きく、より予知連絡会会報 , 516-518.

強い短周期地震波を放出する特徴がある。松浦他（2021）

干場充之 (2021) 波動場の把握に基づく地震動の予測によれば、大粒の地震が海域で発生した場合、マグニ―地震動即時予測の次世代への考察―, 地震予知連

チュードと震源位置がわかれば、その地震がプレート境絡会会報 ,界地震か、それともプレート内で起きた地震かについ伊神て、それぞれのタイプの地震を想定した時の予測震度分

煇 (1975) 日本の火山前線下における地震波の減
衰 , 地震２, 28, 6-73.

布と観測された震度分布を比較することによって直ちにIto K.(1990) Cutoff depth of seismicity and large判定することが可能であるとのことである。2 月の福島

inland earthquakes near volcanoes in Japan,

県沖の地震は宮城県沖の地震に比べていくらか規模が大Tectonophysics, 217, 11–21.

きかったとはいえ、関東地方における揺れは地震の規模

勝又護・徳永規一 (1971) 震度Ⅳの範囲と地震の規模の違いから想像されるよりもずっと大きかったようにみ

および震度と加速度の対応 , 験震時報 , 36, 89-96.

える。このことにも福島県沖の地震がプレート内地震でKawasumi H. (1951), Measures of Earthquake Dangerあったことが影響していると推定される。

and Expectancy of Maximum Intensity Throughout
Japan as Inferred from the Seismic Activity in4.

Historical Times, Bull.of Earthq. Res. Inst., 29(3),まとめ2021 年２月の福島県沖の M7.3 の地震及び 3 月と 5469-482.

月に宮城県沖で発生したＭ 6.9 とＭ 6.8 の地震につい松浦律子・石辺岳男・岩佐幸治 (2021) 東北地方東方沖て、東北地方から関東地方における震度分布の特徴を調の大粒地震がプレート間かプレート内かを見分けべ、いずれの地震においても、火山フロントを境に揺れる簡単な方法 ,の強さが明確に落ちていることを示した。そうした特徴

会 , SSS06-04.

は 2011 年東北地方太平洋沖地震に関しても認められる。

杉村

また、それよりも小スケールの地質学的な地盤の差違が日本地球惑星科学連合 2021 年大新 (1957) 火山岩のソレイ岩質傾向と地球物理的諸現象との関連 , 火山 2, ２(1), 50.

震度に影響している可能性を示す例として、関東平野で杉村の福島県沖地震による震度 4 以上の観測点が、多摩川よ新 (1963) 東日本火山帯と西日本火山帯 , 科学 ,33(9), 489-491.

り西側の高台地帯で少なくなっていることを指摘した。

杉村

新 (1966) 地震と火山との相補的分布 , 地震 2, 19,96-106.

高橋浩晃・宮村淳一 (2009) 日本列島における深部低周謝辞
火山フロントの概念の成立過程に関して貴重な資料を提供してくださった杉村

波地震の発生状況 , 北海道大学地球物理学研究報新先生と、原稿の改善に有益

告 , No.72, 177-190.

なコメントをいただいた干場充之、佐藤興平、山科健一

Tatsumi Y. (1986) Formation of the volcanic front in郎、浜田信生の諸氏、及び二名の査読者に深謝します。

subduction zones, Geophysical Research Letters,

本稿で検討した各地震による震度観測点の分布図を作成

13, 717-720.

- 73 -