福岡県西方沖地震
長周期成分の周期には幅があるが、福岡県・佐賀県の筑紫平野では約5秒周期、熊本県の人吉盆地では約3秒周期の地震動がピークを示した。
震源に近い玄界島には、3月20日の本震の時点では震度計が置かれていなかった。本震における玄界島の震度はいくつかの推定が発表されているが、幅がある。地震学者の武村雅之は余震のデータを基に推定で震度6弱(5.9)とする試算結果を発表している。筑波大学の境有紀の話によれば、住宅被害の多くが地盤崩壊や崖崩れを伴い建物自体が地震動で大きく破壊されたとは考えづらいものの、屋根瓦の被害率が高い状況などから震度6強相当ではないかとHP上で発表している。東京大学地震研究所の三宅弘恵らの研究チームは、余震の観測記録をもとに本震の地震動をシミュレーションし、推定で震度7(6.5)に達した可能性があるという試算結果を発表している。気象庁は玄界島の被害程度の調査を行っており、山本雅博地震津波監視課長(当時)は記者会見で「調査結果を総合的に見ると震度6弱程度ではないか」とコメントしている。なお、気象庁は地震機動観測班を派遣して玄界島漁村センター(福岡市西区玄界島)に震度計を設置し、3月21日18時から観測を開始した。
日本以外では、韓国でもソウルを始め広範囲で揺れを観測した。アメリカ地質調査所(USGS)の記録によれば釜山、慶州、巨済で改正メルカリ震度階級震度4を観測した。また、中国の上海では、地元紙『新民晩報』の報道によるとビルの高層階では体感で分かるほどの揺れが感じられ、食器が音を立てたり電灯が揺れたりして2分ほど揺れが続いたところもあったほか、上海市地震局でも揺れを観測した。
また同じく福岡市内でドアの閉塞による建物への閉じ込めが17件発生し、自力で脱出したものを除くと消防により8人が救助されている。
ブロック塀の崩落・倒壊も相次ぎ、福岡市中心部で行われた調査では全体の4%が倒壊した。補強用の鉄筋や基礎の構造などに欠陥のある塀が倒壊しており、特に無補強のレンガ塀は3割以上が倒壊した。また、老朽化により鉄筋が腐食したりひび割れが生じたりした古い塀で倒壊が多かった。さらに、地域別では警固断層付近やその東側で倒壊が多く、南北方向に倒壊したものが多かったという。
福岡市を中心にマンションの損壊も発生し、新耐震基準に基づいて設計されたものでも壁のひび割れなどの被害が見られた。福岡市ではマンション9棟が半壊、約100棟が一部損壊の被害となった。
そのような中、マンション共有部分の地震保険未加入による問題や、住民の被害感覚に比べて地震保険の査定基準が厳しいという問題も発生した。当時の福岡県のマンションは共有部分の地震保険加入率が2割と低く、自力再建を余儀なくされたところが多かったのである。対策として福岡市、春日市、筑紫野市などが共有部分の修復のための借入金について、利子補給を行う制度を創設している。一方で、地震保険に加入していた場合でも、被害の査定はあくまで構造耐力上主要な部分である柱や壁などを対象としているため、非構造壁や廊下などに亀裂があって被害を受けているように見受けられても、支払対象にならない場合があった。
この地震最大の震度6弱を観測したのは4地点で、福岡県内では福岡市東区東浜、中央区舞鶴、前原市(現糸島市)前原西の3地点、佐賀県内ではみやき町北茂安の1地点となっている。福岡県内の3地点は震央から約30キロであるのに対し、佐賀県みやき町は震央から60キロとやや離れている。また、福岡県福岡地方の広い範囲と筑後地方・筑豊地方の一部、佐賀県と長崎県壱岐の一部で震度5強となった。福岡県、佐賀県および長崎県北部と壱岐・対馬、大分県北部はほとんどが震度4以上となり、このほか熊本県、長崎県、山口県、島根県でも複数の地点で震度4を観測している。
これら観測値と同様に気象庁の推計震度分布図によれば、博多湾沿岸の広い範囲と、筑後川流域、唐津湾沿岸のそれぞれ一部で推定震度5強、ところによっては推定震度6弱の地域が分布している。また、福岡平野から筑紫山地西部にかけての地域と筑紫平野の全域に推定震度5弱の地域が分布している。
また、九州と四国・中国地方のほとんどの地点で有感(震度1以上)となり、近畿地方・中部地方の平野部や沿岸部でも有感となった。もっとも震源から遠い地点では東京都板橋区と神奈川県綾瀬市で震度1を観測した。
このように本州方面では震央から500キロ以遠でも有感となった一方で、南方面では鹿児島県の本土で有感の地点があった(指宿市が有感最南)が、震央から300キロの種子島以南の奄美諸島・沖縄県では無感(震度1未満)となった。これは九州南部の火山地帯で「Lg波」と呼ばれる地震波が大きく減衰する影響によるものと考えられている。
地震波形の解析により、九州や本州の構造盆地で長周期地震動の増幅が発生していたことが分かっている。