地学基礎③：地震とその分布

この記事で探究すること

「日本は地震大国だ」って、よく聞くよね。でも、それは「なぜ」なんだろう？ 世界を見渡すと、地震がほとんど起きない国もたくさんある。この単元では、地震が発生する基本的なメカニズムと、その発生場所が世界の特定の地域に集中している理由を、プレートテクトニクス理論と結びつけて、論理的に解き明かしていくよ！

1. 地震の発生メカニズム

地震は、地下の岩盤に力が加わることで「ひずみ」が蓄積し、やがてその限界を超えて岩盤が破壊され、急激にずれる（断層運動）ことによって発生する。この考え方を「弾性反発説」という。破壊された岩盤が、元に戻ろうとする際の弾性エネルギーが、地震波として放出されるんだ。

この岩盤の「ずれ」のことを「断層」といい、かかる力の向きによって、主に３種類に分類される。

• 逆断層：地層を両側から押す力（圧縮力）によって、上の地層が下の地層に乗り上げるようにずれる断層。日本の巨大地震の多くはこのタイプだ。
• 正断層：地層を両側から引っ張る力（張力）によって、上の地層が下の地層に対してすべり落ちるようにずれる断層。
• 横ずれ断層：地層を水平方向にすれちがわせる力によって、地層が水平にずれる断層。

2. 地震の規模（マグニチュード）と揺れの大きさ（震度）

地震の大きさを表す指標には、性質の異なる２つの重要なものがある。それが「マグニチュード」と「震度」だ。

• マグニチュード（M）：地震そのものが放出したエネルギーの大きさを示す、世界共通の指標。１つの地震に対して、値は１つしか存在しない。
• 震度：ある地点における「揺れの強さ」を示す、日本の気象庁が定めた指標（0, 1, 2, 3, 4, 5弱, 5強, 6弱, 6強, 7の10階級）。震源からの距離や、その場所の地盤の固さなどによって、場所ごとに値が変わる。

コレクトの数理的アプローチ：マグニチュードとエネルギー

マグニチュードは、対数尺度で定義されています。具体的には、マグニチュードが１増えると、地震のエネルギーは約32倍に、２増えると、32×32 ≒ 1000倍になります。

例えば、マグニチュード7の地震のエネルギーは、マグニチュード6の地震の約32個分に相当します。2011年に発生した東北地方太平洋沖地震（M9.0）は、1995年の兵庫県南部地震（M7.3）の、エネルギーで比較すると約1400倍以上にも達する、未曾有の巨大地震だったのです。

3. 世界の地震分布とプレートテクトニクス

世界の地震の震源を地図上にプロットすると、その分布はランダムではなく、線状に連なっていることがわかる。そして、この地震が多発する帯（地震帯）は、前単元で学んだ**プレートの境界**と、ほぼ完全に一致しているんだ。

• 海溝型地震：海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込む「せばまる境界（沈み込み帯）」で発生する。プレート間の固着が限界に達し、一気に跳ね上がることで発生するため、非常に規模が大きい（M8～9クラス）。津波の主な原因となる。
• 内陸型地震（直下型地震）：プレート内部に存在する「活断層」がずれることで発生する。海溝型地震に比べて規模は小さい（M7クラス）が、震源が浅く、都市の直下で発生することがあるため、局所的に甚大な被害をもたらすことがある。

コレクトの発展ラボ

地震のメカニズム：アスペリティモデル

豆知識ですが、プレートの境界は、どこも均一に固着しているわけではありません。特に固く、普段は動かずにひずみを溜め込みやすい部分（アスペリティ）と、そのまわりの、ゆっくりと滑っている部分があるとされています。巨大地震は、このアスペリティが、蓄積されたひずみに耐えきれなくなり、一気に破壊されることで発生すると考えられています。この考え方を「アスペリティモデル」とよびます。

共通テスト対策まとめ

地震はプレート理論とセットで、最重要分野だ！

1. マグニチュードと震度の違いを、自分の言葉で説明できるようにする。
   「Mは地震のエネルギー（１つだけ）」「震度はその場所の揺れ（場所によって違う）」という区別は絶対！
2. マグニチュードとエネルギーの関係（Mが1で32倍、2で1000倍）は必須の知識。
3. プレート境界の種類と、そこで発生する地震のタイプを関連づける。
   「せばまる境界」＝「海溝型地震（巨大・津波）」。「ずれる境界やプレート内部」＝「内陸型地震（直下・活断層）」。

練習問題

問１：地震そのもののエネルギーの大きさを示す指標を何というか。

問２：地層を両側から押す力によって形成され、海溝型地震の主な原因となる断層のタイプは何か。

問３：マグニチュード8の地震のエネルギーは、マグニチュード6の地震のエネルギーの約何倍か。