令和３年３月２２日
地震調査研究推進本部
地 震 調 査 委 員 会

2021 年３月 20 日宮城県沖の地震の評価○

３月 20 日 18 時 09 分に宮城県沖の深さ約 60km でマグニチュード(M)6.9（暫定値）の地震が発生した。今回の地震により宮城県で最大震度５強を観測し、被害を伴った。この地震の発震機構は西北西－東南東方向に圧力軸を持つ逆断層型で、太平洋プレートと陸のプレートの境界で発生した地震である。

○

その後、M6.9 の地震の震源を含む東西約 30 ㎞、南北約 30 ㎞の領域で、３月 22日 18 時までに最大震度１以上を観測した地震が 26 回発生するなど、地震活動は継続している。22 日 18 時までの最大の地震は、20 日 18 時 13 分に発生した M4.2（暫定値）の地震である。

○

ＧＮＳＳ観測の結果では、今回の地震に伴って、宮城県登米（とめ）市の南方（みなみかた）観測点と栗原市の高清水（たかしみず）観測点が東南東にそれぞれ２cm 強移動するなどの地殻変動が、宮城県を中心に広い範囲で観測された。

〇

今回の地震の地震活動の分布や GNSS 観測及び地震波の解析結果から、震源域は牡鹿（おしか）半島沿岸から沖合にかけての領域と考えられる。この震源域は、1978 年宮城県沖地震（M7.4）の震源域の西側の一部に重なる可能性があるが、詳細は今後の調査観測結果等を踏まえさらに検討を行う必要がある。

○

揺れの強かった地域では、地震発生から１週間程度、最大震度５強程度の地震に注意するとともに、さらに強い揺れをもたらす地震が発生する可能性もあるので注意が必要である。特に地震発生から２～３日程度は、規模の大きな地震が発生することが多くある。

○

今回の地震は、「平成 23 年（2011 年）東北地方太平洋沖地震」（以下、東北地方太平洋沖地震）の余震域で発生した。余震域内の地震活動は全体として東北地方太平洋沖地震前の状態に近づきつつあるが、１年あたりの地震の発生数は、依然として東北地方太平洋沖地震前より多い状態が続いており、現状程度の地震活動は当分の間続くと考えられる。

〇 「日本海溝沿いの地震活動の長期評価（平成 31 年２月 26 日公表）」（以下、長期評価）では、日本海溝沿いの領域は、国内の他の海溝沿いの領域に比べて定常的に地震活動が活発で、規模の大きな地震が高い確率で発生すると評価している。
今回の地震の震源域は、長期評価で評価対象領域としている宮城県沖の西端に位置しており、宮城県沖の陸寄りの領域では、一般に「宮城県沖地震」と呼ばれる
M7.4 前後の繰り返し発生するひとまわり小さいプレート間地震が 30 年以内に発1生する確率はⅢランク（＊）と評価され、海溝型地震の中では発生する確率が高いグループに分類されている。なお、宮城県沖では、この他に、M7.0～7.5 程度のひとまわり小さいプレート間地震が 30 年以内に発生する確率はⅢランク、M7.9程度のプレート間巨大地震が 30 年以内に発生する確率はⅡランクと評価されている。さらに、東北地方太平洋沖地震の余効すべりによる応力変化の影響で、これらの地震がより発生しやすくなったと考えられることなどから、確率はより高い可能性がある。
○

以上のような状況を踏まえて総合的に判断すると、今後も長期間にわたって東北地方太平洋沖地震の余震域や内陸を含むその周辺で規模の大きな地震が発生し、強い揺れや高い津波に見舞われる可能性があることに注意が必要である。

○

なお、2004 年に発生したスマトラ島北部西方沖の地震（モーメントマグニチュード(Mw)9.1）では、３ヵ月後に Mw8.6、約２年半後に Mw8.4、約５年半後に Mw7.8、約７年半後および約 11 年後に海溝軸の外側の領域でそれぞれ Mw8.6 及び Mw7.8 の地震が発生するなど、震源域及びその周辺で長期にわたり大きな地震が発生している。また、M5.0 以上の地震の発生数は、2004 年の Mw9.1 の地震発生から 16 年経過後も、地震発生前よりも多い状態である。

＊：海溝型地震における今後 30 年以内の地震発生確率が 26%以上を「Ⅲランク」、3%～26%未満を「Ⅱランク」、3%未満を「Ⅰランク」、不明（すぐに地震が起きることを否定できない）を「X ランク」と表記している。
注：ＧＮＳＳとは、ＧＰＳをはじめとする衛星測位システム全般をしめす呼称である。

2

平成 28 年 11 月 地震・火山月報（防災編）

３月 20 日宮城県沖の地震

2021 年３月 20 日 18 時 09 分に宮城県沖の深さ59km でM6.9 の地震（最大震度５強）が発生した。
この地震は、発震機構（CMT 解）は西北西－東南東
2021 年３月 20 日以降の地震を赤く表示
方向に圧力軸を持つ逆断層型で、太平洋プレートと陸プレートの境界で発生した。
この地震により気象庁は緊急地震速報（警報）を発表した。また、気象庁は、この地震により 18時 11 分に津波注意報を発表した（19 時 30 分解除）。
「東北地方太平洋沖地震」 この地震により、軽傷者 11 人、住家一部損壊１
今回の地震棟の被害が生じた（３月 22 日 07 時 00 分現在、総務省消防庁による）。
1997 年 10 月以降の活動をみると、今回の地震の震源付近（領域ｂ）では、「平成 23 年（2011 年）
Ａ東北地方太平洋沖地震」（以下、東北地方太平洋沖地震）の発生以降に地震活動がより活発になっている。東北地方太平洋沖地震発生後の 2011 年４月７日に M7.2 の地震（最大震度６強）が発生していＢる。
震央分布図（1997 年 10 月１日～2021 年３月 21 日、深さ０～100km、M≧3.5）ａ

今回の地震の発震機構解
（CMT 解）領域ａ内の断面図（Ａ－Ｂ投影）

Ｂ

Ａ

領域ｂ内のＭ－Ｔ図及び回数積算図

今回の地震ｂ震央分布図（1919 年１月１日～2021 年３月 21 日、深さ０～100km、M≧5.0）

1919 年以降の活動をみると、今回の地震の震央周辺（領域ｃ）では、M7.0 以上の地震が時々発生している。1978 年６月 12 日に「1978 年宮城県沖地震」（M7.4、最大震度５）が発生している。この他、1930 年代に３回、また、2005 年８月 16 日に M7.2 の地震（最大震度６弱）などが発生している。

2021 年３月 20 日以降の地震を赤く表示「1978 年宮城県沖地震」「東北地方太平洋沖地震」
今回の地震

震央分布図中の赤線は、海溝軸を示す

領域ｃ内のＭ－Ｔ図ｃ- 14 -

気象庁作成

令和３年３月20日18時09分頃の宮城県沖の地震について

震度観測状況
３月20日18時13分発表【各地域の震度】【各観測点の震度】

今回の地震の活動状況
震央分布図（2021年3月20日18時00分～3月21日24時00分
深さ30～70km、M≧0.5）

領域a内の断面図（A－B投影）ABa
領域a内のM－T図

AB

震央分布図中の黒点線はYamanaka and Kikuchi(2004)による1978年宮城県沖地震のアスペリティを示す。

20日21日領域a内の時空間分布図（A－B投影）

B

A
20日

21日

気象庁作成

2021年3月20日宮城県沖の地震観測点補正値による震源再決定

東経141˚

141.5˚

142˚142.5˚143˚

39˚2021/3/20
M6.9●観測点補正値を用いて2021年3月20日の地震を含む約4年間の地震の震源を再決定●S-netを含む観測点の補正値は，CMT解の深さに震源深さを固定した震源決定時の走時残差より評価［浅野・他（2018JPGU）］●3月20～21日の地震活動域は，主に面状の震源分布域内に位置→主にプレート間の活動であることを支持●この活動域は，1978年および1937年の地震活動域と一部が重なる

1981

1978

A

38.5˚

2005

1937

0B 1933
38˚

1936

A

10

震源の深さ (km)北緯1939B2030405060
708037.5˚0015304560震源の深さ (km)第１図．観測点補正値を用いた再決定による震源分布．2017 年 1 月 1 日から 2021 年 3 月 13 日 までの地震を灰色アウトラインの丸印で，3 月 20 日 18 時から 21 日 16 時までの地震を黒色アウトラインの星印でそれぞれ示す．シンボルの色は地震の深さを表す．防災科研によるルーチン処理震源カタログ（S-net記録使用，手動検測）の中から図示領域内に位置する地震を解析対象に選んだ．
桃色実線で Yamanaka and Kikuchi (2004) による1978年および1981年の地震の，橙色実線で柳沼・他（2007）による2005年の地震の地震時すべり域をそれぞれ示す．また，黒色波線で 海野・他（2007）による1930年代の地震の余震域を併せて示す．

50

100

測線ABに沿った距離 (km)150

第２図．再決定震源の深さ分布．第１図中の測線から 20 km 以内で発生した地震の深さ分布を鉛直断面図で示す．シンボルは第１図に同じ.
謝辞
本解析には，気象庁，東北大学，東京大学，および地震予知総合研究振興会の記録も使用させていただいた．

防災科学技術研究所資料

宮城県沖の地震(3月20日 M6.9)前後の観測データ(暫定)この地震に伴い地殻変動が観測された．

地殻変動(水平)基準期間:2021/03/13 09:00～2021/03/20 08:59[R3:速報解] JST
比較期間:2021/03/20 21:00～2021/03/22 05:59[Q3:迅速解] JST

40°

39°
020916南方
2.3cm
2021/03/20 M6.9020915
高清水
2.1cm

38°

1㎝

138°

139°

140°

141°

142°

143°

144°

145°

震央

固定局:大潟(950241)

期間: 2021/02/01～2021/03/22 JST㎝ (1) 大潟(950241)→南方(020916)

期間: 2021/02/01～2021/03/22 JST

東西

基準値：248476.627ｍ㎝ (2) 大潟(950241)→高清水(020915)

4433221100-1-1-2

東西

基準値：234693.712ｍ-2-32021/03/20 M6.9-4-32021/03/20 M6.9-42/1

6111621㎝ (1) 大潟(950241)→南方(020916)

26

3/1

6南北

1116

基準値：158670.574ｍ

42021/03/20 M6.9

32/1

21

111621㎝ (2) 大潟(950241)→高清水(020915)

26

3/1

6南北

1

100-1-1-2-2-3-3

1621

2021/03/20 M6.93211

基準値：161501.982ｍ

42-46-42/1

6111621㎝ (1) 大潟(950241)→南方(020916)

263/1

611

比高1621

基準値：-26.317ｍ

82021/03/20 M6.9

62/1

111621㎝ (2) 大潟(950241)→高清水(020915)

263/1

64200-2-2-4-4-6-61621

基準値：28.041ｍ

2021/03/20 M6.96211

比高84-86-82/1

6●---[F3:最終解]111621●---[R3:速報解]

26

3/1

61116212/1

611162126

3/16111621×---[Q3:迅速解]国土地理院

3月20日宮城県沖の地震（大森・宇津式及びETASフィッティング）
震央分布図（2021年3月20日18時～3月22日10時、90km以浅）
M2.7以上（精査検測対象）の震源を赤色、M2.7未満の震源を青色で表示。22日は自動震源を使用。

今回の地震

領域ａ内のＭＴ図

領域ａ3/20

3/213/22

領域ａ内のM別度数分布・b値（M6.9の地震を除く、M≧2.7）

領域ａ内のＭ別度数分布・ｂ値

領域ａ内の大森・宇津式フィッティング（M≧2.7）

黒：観測
赤：モデル

大森・宇津式パラメータ
K＝9.720 c＝0.008 p＝1.030（σ 2.526、 0.007、 0.161 ）N=57
AIC＝－396.885

モデルからのずれ（50分割）

領域ａ内のETASフィッティング（M≧2.7）
黒：観測
赤：モデル

ETASパラメータ
μ＝9.767 K＝1.083e-08
c＝0.025 p＝1.707 α＝4.507
N=57
AIC＝－398.488

モデルからのずれ（50分割）

気象庁作成

3月20日宮城県沖の地震（付近のｂ値）
震央分布図（1997年10月1日～2021年3月21日、90km以浅）
2021年3月20日M6.9の地震以降の震源を青色、それより前の震源を灰色で表示。
今回の地震

領域ｂ

色付きの点線は以下の地震時すべり分布のコンターであることを示す。
薄紫色： 1978年宮城県沖地震〔Yamanaka and Kikuchi(2004) ：コンター間隔は0.5ｍ〕
ピンク色： 2005年8月16日の宮城県沖の地震〔山中(2005)：コンター間隔は0.3ｍ〕
橙色： 平成23年（2011年）東北地方太平洋沖地震〔Yoshida et al.(2011)：コンター間隔は4m〕

領域ａ

領域ａのＭＴ図（深さ40～70km）

領域ａの状況

領域ａの断面図（東西投影）

領域ａのＭＴ図内のＭ下限別度数分布・ｂ値（左：東北地方太平洋沖地震前、右：同地震以降）
領域ａのＭＴ図内のｂ値時系列
M≧3.0の50個で、50個ずつ期間末から遡ってｂ値を求めてプロット

領域ｂのＭＴ図（深さ10～70km）

領域ｂの状況

領域ｂの断面図（東西投影）領域ｂのＭＴ図内のＭ下限別度数分布・ｂ値（左：東北地方太平洋沖地震前、右：同地震以降）

領域ｂのＭＴ図内のｂ値時系列

M≧3.0の100個で、50個ずつ期間末から遡ってｂ値を求めてプロット

気象庁作成

52ページ抜粋（主な地震の余震活動パラメータ）「大地震後の地震活動の見通しに関する情報のあり方（平成28年8月19日）」より抜粋

30年以内の発生確率（2021年1月1日時点）

ほぼ0%
8%～30%
20%程度
90%程度以上

30%程度
90%程度
60%～70%

50%程度
80%程度
30%程度
60%～70%7%

宮城県沖の陸寄りで繰り返し発生するひとまわり小さいプレート間地震（宮城県沖地震）

将来発生する地震の評価① 1897/2
評価に使用② 1933, 1936, (1937注1)した地震：③ 1978④ 2005注2
平均発生間隔：約38年

今後30年以内の地
震発生確率 ：

50%程度

地震規模：

M7.4前後

とりうる確率の範囲

50%程度
地震後経過率>0.7

注1 沈み込んだプレート内の地震の可能性もある
注2 2011年の東北地方太平洋沖地震は当該地震の震源域を含

留意点： むため、最新発生時期として地震発生確率の計算に使用した(0.00)(0.26)(0.52)(0.78)(1.05)(1.32)

最新発生時期からの経過時間（年） （地震後経過率）

・ 2005年の地震までは似たような領域で繰り返し発生してきた・ 東北地方太平洋沖地震で当該地震の震源域も大きくすべり、その後、余効すべりの分布から同領域で固着が再開していると想定されることから（p19）、次の地震発生サイクルに入っていると判断して、地震発生確率を計算
・ 地震が似たような間隔で発生していると考えて地震発生確率を計算するので、時間が経過するほど地震は起こりやすくなる
・ 次の理由から、地震発生確率は上記の値より高い可能性がある（１）東北地方太平洋沖地震の余効すべりによる応力変化の影響 (p19)

当該地震の震源域の例（Wu et al., 2008による1978年宮城県沖地震の震源域の概略位置）（２）地震発生サイクルシミュレーションで次の地震が発生するまでの間隔が短くなる可能性が指摘されているため (p20)（３）低角逆断層型地震の活動が東北地方太平洋沖地震以前と比べて活発な状況が続いているため (p21)2021 年３月 20 日宮城県沖の地震の震源断層モデル（暫定）基準期間:2021/03/19 00:00〜2021/03/20 17:59:59[Q3:迅速解]
⽐較期間:2021/03/20 21:00〜2021/03/22 05:59:59[Q3:迅速解]固定局:⼤潟(950241)

VR:84.4

A
B

観測値
計算値

A

B

図１ 推定された震源断層モデル。
（上）矩形実線は震源断層モデルを地表に投影した位置で、太い実線が断層上端。矢印は観測値（黒）及び計算値（白）の水平成分。等値線は 1978 年宮城県沖地震のすべり分布（Yamanaka et al.
2004）。矩形破線は 2005 年８月 16 日宮城県沖の地震の震源断層モデル（国土地理院）。
（下）傾斜方向(A-B)に射影した断層面（太線）及び震源分布（点）。傾き下がる方向を正にとっている。
実線はプレート境界面（Nakajima and Hasegawa 2006, Kita et al. 2010）。

☆印は震央、点は震源分布（気象庁自動震源を使用）。
表１推定された震源断層モデルパラメータ

長さ
幅
走向
傾斜
すべり角
すべり量
上端深さ
[ °]
[ °]
[ °]
[ km ][ km ][m][ km ]
141.984
38.566
44.4
35.2
35.2
188.8
19.0
79.3
0.74
(0.033)(0.021)
(2.8)
(3.1)
(3.1)
(14.7)(3.2)(16.3)(0.13)
 マルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）法を用いてモデルパラメータを推定した。
 位置は断層の左上端を示す。括弧内は誤差（1σ）を示す。
 Mw と断層面積がスケーリング則（Strasser et al. 2010）に近づくよう拘束 断層長さと断層幅は同じ値に固定
 Mw の計算においては、剛性率を 60 GPa と仮定
経度[ °]

緯度[ °]

Mw
7.08(0.02)

国土地理院

2021年3月20日宮城県沖の地震の震源過程（暫定）

防災科学技術研究所

2021年3月20日18時9分頃に宮城県沖で発生した地震（Mj 6.9; 気象庁）について、強震波形記録を用いた震源インバージョン解析を行った。
• 記録：K‐NET・KiK‐netの16観測点における速度波形三成分のS波部分（0.05‒0.5 Hz）• 解析手法：マルチタイムウィンドウ線形波形インバージョン（ 小断層4 km×4 km、1.6秒幅のタイムウィンドウを0.8秒ずらして4個並べる）• 断層面設定：走向170°・傾斜24°（F‐netによる）、大きさ44 km ×56 km、破壊開始点は気象庁震源位置•＊ここで設定した断層面は解析の都合上仮定したものであり、必ずしも実際の断層面を反映しているわけではないことに留意

推定結果：M0=4.2×1019 Nm（Mw 7.0）、最大すべり量1.0m、Vftw 3.6 km/s
すべりの大きい領域は主に破壊開始点付近と破壊開始点の南に位置する。
それぞれの領域における破壊は破壊開始から0‒7.5秒後と5‒10秒後に生じていた。

図1：観測点の分布と断層面の地表投影。
星印は破壊開始点を示す。

図2：すべり分布の地表投影。星印は破壊開始点を、青丸は3月20日中に発生した余震の震源位置を示す。

2021年3月20日宮城県沖の地震の震源過程（暫定）

防災科学技術研究所

図3：断層面上の最終すべり分布図。
ベクトルは上盤のすべり方向とすべり量を、星印は破壊開始点を示す。

図4：破壊の時間進展過程。2.5秒ごとのすべり分布を地表投影している。

図5：観測波形（黒線）と理論波形（赤線）の比較。波形の右上にそれぞれの最大値を示す。