2024년 노토반도 지진
지진 > 단층 운동과 진원 주변 활단층

본진은 동해 동연 변동대의 서쪽 끝자락에서 발생했으며 발진기구해에 따르면 서북-동남 방향으로 압축력을 가진 역단층형 지진이다. 또한 발진기구해와 지진 활동의 분포 및 범지구 위성 항법 시스템(GNSS) 관측 분석 결과 진원 단층은 동북-서남쪽 방향으로 뻗은 약 150 km 길이의 주로 동남쪽 방향 경사를 지닌 역단층으로 추정된다. 일본 방재과학기술연구소에 따르면 진원 단층의 주향은 213°, 47°, 경사는 41°, 5°, 미끄러진 경사는 79°, 99° 등으로 나타났다. 또한 일본 기상청은 29개 관측소의 데이터를 가지고 분석해 이번 본진의 CMT해를 구해 센트로이드(단층의 모든 움직임을 하나의 공간, 시간 지점으로 대표할 수 있는 그 좌표와 시각)의 경우 시각은 16시 10분 42.3초, 센트로이드 위치는 북위 37° 29.2′  동경 137° 15.6′ ﻿ / ﻿북위 37.4867°  동경 137.2600° ﻿ / 37.4867; 137.2600의 깊이 15 km이며(이론적으로 계산한 파형과 실제 파형의 일치도를 나타내는 변이도 감소도가 81%), 지진 모멘트와 6방향 모멘트 텐서해는 1020 N·m 단위로 할 때 M0 2.14, Mrr 1.89, Mtt -0.83, Mff 1.15, Mrt -0.23, Mrf -0.6, Mtf -1.1이며 단층이 밀고 당겨지는 경계와 단층면의 편차를 나타내는 비 더블 커플링 성분비(DC)는 -0.04로 계산되었다. 지진조사위원회 위원장인 도쿄 대학 명예교수 히라타 나오시는 지진 다음 날의 기자회견에서 이번 지진이 발생한 단층은 알려지지 않았던 단층이라고 밝혔다. 본진 이후 니가타현 사도가섬 서쪽에서 노토반도 서쪽에 이르는 약 150 km 범위로 지진 활동이 넓어졌으며 여진도 간헐적으로 일어나고 있다. 진원의 동쪽 끝은 도야마 해곡 서쪽 끄트머리 부근에 있다. 진원의 서쪽 끝은 2007년 노토지진의 진원역을 지나 아마곶 부근까지 뻗어있으나 1993년 노토반도 해역 지진의 진원역까지 뻗어 있진 않다. 엔다 교수는 일본 열도의 크기를 고려한다면 일본 국내에서 100 km가 넘는 길이의 활단층이 움직이는 내륙 직하지진이 발생하는 일은 매우 드물다고 말했다. 이 지진으로 모든 활단층이 파괴되기까지 약 40초의 시간이 걸렸다. 본진의 P파는 유럽, 북아메리카, 오세아니아 등 세계 각지에서 관측되었으며 우크라이나 키이우에서 338.3 μm, 카자흐스탄 마칸치강에서 301.2 μm, 필리핀 다바오에서 202.1 μm, 오스트레일리아 웨스턴오스트레일리아주 내러진에서 197.5 μm, 미드웨이 환초에서 90.2 μm, 미국 매사추세츠주 하버드 대학교에서 20.9 μm, 러시아 빌리비노에서 18.7 μm, 그린란드 칸게를루수악에서 3.2 μm 등의 진폭을 측정했다.
시시쿠라 마사노부 등의 연구에 따르면 노토반도는 신생대 제4기 플라이스토세 지바절(플라이스토세 중기, 약 78만년 전~약 13만년 전 시기) 이후 해안단구가 발달하고 있으며 홀로세 시기 형성된 3단의 저위단구면도 확인되었다. 이는 수십만년 전부터 최근까지 지반의 융기가 발생했음을 나타내며 이 융기는 주로 지진 시 단층의 운동으로 발생했다고 추정된다. 이번 지진으로 노토반도 북부에서 최대 4 m의 융기가 발생했으며 가이소 어항 북쪽 해역은 약 3.6 m의 융기가 발생해 파식대가 완전히 말라붙은 모습이 확인되었다. 시시쿠라 교수는 이를 4단계의 홀로세 저위단구면이 새롭게 발생한 걸 직접 본 것이라고 말했다.
도쿄 대학 지진연구소의 이시야마 등과 산업기술종합연구소의 시시쿠라에 따르면 2024년 지진으로 큰 융기가 관측된 지역에서는 시시쿠라의 연구에서 보고된 홀로세 시기 저위단구면 주변과 비교하여 고도가 높고, 본진으로 발생한 융기량과 저단구릉면의 구 해안선 고도(파도 치는 곳의 높이)가 근사하다고 밝혀냈다. 이는 노토반도 지역에서 이번 지진과 같은 규모 M7급 지진이 반복적으로 발생해 그에 따라 저위단구면이 형성될 가능성이 높다는 것을 보여준다. 또한 시시쿠라는 지진 직전 단계에서 지난 2023년 5월 5일 Mj6.5의 오쿠노토 지진만으로는 설명할 수 없는 융기가 과거에 노토반도에서 발생한 흔적이 있어 향후 오쿠노토 지진보다 더 큰 지진이 발생할 가능성이 있다고 논문에 언급하러던 찰나 이번 지진이 일어나 현실에서 실제로 본진 정도의 대지진이 일어났기 때문에 1 m 미만의 융기가 조금씩 퇴적되어 일어났다는 가설을 검토할 필요가 없어졌다고 언급했다. 다만 니시무라 다쿠야는 규모 Mj7.0급 대지진이 발생한다고 해도 그건 M7대 초반이었으며, 이번의 Mj7.6의 지진은 "최악의 경우를 더욱 상회한 지진"이라고 말했다. 한편 다쿠야 교수는 지진이 일어나지 않을 가능성보다 일어날 가능성이 더 높다고 말할 수 있는 상황이 아니였기 때문에 주택의 내진 보강을 촉구할 수 없는 상황이었다고 말했다.
2007년 노토반도 지진 이후 실시된 연안 해역 조사에서 노토반도 북부 해안을 따라 동남쪽 방향으로 융기하는 역단층성 해저 활단층군이 분포했다고 알려져 있다. 이노우에와 오카무라(2010)는 서쪽에서 동쪽으로 각각 몬젠 해역, 사루야마 해역, 와지마 해역, 스즈 해역 등 총 4개 단층분절(세그먼트)로 구분하고 있다.(국토교통성 외(2014)의 구분에서는 F43 단층에 해당한다) 세그먼트를 이용한 이 모델은 동해의 확대에 따른 지각 변동을 고려해 작성했다. 또한 2023년 단계에서 호쿠리쿠 전력은 이 4개의 세그먼트, 총길이 90 km의 연쇄단층을 "노토반도 북부 연안지역 단층대"(能登半島北部沿岸域断層帯)라고 총칭하고 이 단층이 연동해서 지진이 발생할 가능성에 대해 논의했다. 이번 지진도 이 단층의 활동으로 일어났을 가능성이 지적되었다. 2024년 3월 11일 지진조사위원회의 보고에 따르면 이번 지진은 사루야마 해역 세그먼트와 스즈 해역 세그먼트의 아래쪽에 감춰진 활단층에서 발생했다고 분석했다. 두 세그먼트의 중간에 있는 와지마 해역 분절은 수심이 얕아 선박을 이용한 조사가 매우 어려워 지진과의 관계가 명확하게 밝혀지지 않았다. 한편 단층 분석 과정에서 "XX 세그먼트"라면서 활단층을 지나치게 세분화해 지진의 위험성을 과소평가했다는 지적이 이어졌다. 또한 스즈 해역 세그먼트의 동북쪽 연장선상에는 서북 방향 경사의 역단층이 있으며 여진도 이 단층을 따라 분포하고 있지만 본진과 이 역단층과의 관계도 불분명하다. 또한 시시쿠라와 오카무라는 이 활단층에 대한 반사단면분석을 통해 수직 변위 속도가 1000년당 1 m인 A급 활단층일 가능성이 높다고 봤다.
이 외에도 노토반도 지진의 진원이 된 단층에서 약 20 km 떨어진 시가정의 도기강을 따라 약 3 km 이상 걸쳐 단층이 지표면에 드러났다고 추정되는 지반 이동과 융기가 발견되어 도기강 남안 단층이 노토반도 지진의 영향으로 함께 움직였으며 이른바 "동반단층 운동"을 했다고 추정된다. 하지만 이러한 동반단층과 진원 단층간의 거리가 2016년 구마모토 지진의 경우 수 km에 불과하기 때문에 20 km 내외로 두 단층이 떨어진 경우는 이번 지진 외에는 발견되지 않아 동반단층 운동으로 보기 어렵다는 의견도 있다. 이 단층의 변형량은 상하 50 cm 정도이며 그 외 지각변동에 따른 남북 방향의 압축력에 따라 10 cm에서 수십 cm의 좌편향 운동이 발생했으며 이는 지각변동의 관측 결과와도 크게 다르지 않다.