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3.11 東日本大震災 “M9.0巨大地震”の衝撃

2011年3月11日。東日本大震災を引き起こした国内観測史上最大のマグニチュード9.0の巨大地震・東北地方太平洋沖地震とは、どのような地震だったのか。最大震度7の広域の揺れ。北海道・東北・関東の沿岸を襲った大津波。そして日本の形を変えるほどの地殻変動。当時の状況です。

目次

    国内観測史上最大M9.0の巨大地震

    2011年3月11日午後2時46分。
    三陸沖を震源とするマグニチュード9.0の巨大地震が発生しました。

    東日本大震災の震度 気象庁資料より

    太平洋側を中心に激しい揺れに襲われます。宮城県栗原市で震度7 。震度6強は宮城県、福島県、茨城県、栃木県の4県37市町村で観測されました。

    東京23区でも最大震度5強。超高層ビルなどを大きくゆっくりと揺らす「長周期地震動」も観測され、震源から遠く離れた東京や大阪でも被害が出ました。九州南部や小笠原諸島でも震度1を観測。国内の観測史上最大となる巨大地震は、日本全国を揺らしたのです。

    過去に起きたM8.5以上の巨大地震

    気象庁によると、マグニチュード9.0の地震は、世界で見ても1960年のチリ地震や2004年にインドネシア・スマトラ島沖で発生した地震などに次いで、1900年以降、4番目に大きい規模の地震でした。

    巨大な断層破壊 長さ450km幅200km

    日本海溝と北米プレート・太平洋プレート

    地震は東北沖の海底で起きた巨大な断層の破壊によるものでした。

    東北の太平洋側には「日本海溝」があります。ここでは陸側の岩盤(北米プレート)に海側の岩盤(太平洋プレート)が沈み込んでいます。あの日、この2つの岩盤が強く密着している部分がずれ動きました。

    断層の破壊進行 イメージCG
    断層の破壊進行 イメージ

    断層の破壊が始まったのは、宮城県牡鹿半島の東南東 約130km・深さ約24km付近。断層の破壊は、うごめくように西や東へ移動。そして北側の岩手県沖の地下と、南側の福島県沖の地下へと拡大していきました。

    断層の破壊範囲 イメージCG
    断層の破壊範囲 イメージ

    気象庁によると、最終的に破壊された断層の領域は、岩手県宮古市の沖合い付近から茨城県の沖合い付近まで、長さ約450km・幅約200kmに達しました。東北沖ではマグニチュード7クラスの「宮城県沖地震」など、震源域を複数の領域に分けて地震が想定されていました。しかしこの巨大地震の震源域は、いくつもの領域を超え、これまでの想定をはるかに上回るものだったのです。

    継続時間3分 “想定外”の長さ

    東北大学の地震計で観測された地震波形
    東北大学の地震計で観測された地震波形

    巨大地震は、長い継続時間も特徴的でした。

    上で示した図は、東日本大震災を引き起こした巨大地震(上・東北地方太平洋沖地震)と、過去に宮城県沖で起きた地震(下・1978年宮城県沖地震)を比較しています。巨大地震は宮城県沖地震の波形より継続時間が3倍以上あることが分かります。

    断層があまりに大きかったため、破壊が終わるまで180秒(3分)程度かかりました。短い時間で地震の規模を推定し、津波警報などを発表する当時の気象庁システムの想定をも上回るものでした。

    巨大津波 遡上40mも

    東日本大震災の津波イメージCG
    津波のイメージCG(高さを強調しています)

    最も大きな被害を出したのが大津波です。岩手県、宮城県、福島県、茨城県などの太平洋沿岸を中心に、次々に津波が押し寄せました。

    気象庁検潮所で確認の津波高
    ▽福島県相馬市 9.3m以上
    ▽宮城県石巻市 8.6m以上
    ▽岩手県宮古市 8.5m以上
    ▽茨城県大洗 4.0m

    検潮所で観測できる津波の高さをはるかに超え、実際の津波の高さが観測できない事態になったところも多くありました。

    津波の高さ「東北地方太平洋沖地震津波合同調査グループ」調査結果
    赤は浸水高/青は遡上高

    陸地を駆け上がった津波の高さはどれほどだったのか。大学や研究機関の専門家で作る「東北地方太平洋沖地震津波合同調査グループ」が調査した結果です。

    ▽岩手県大船渡市綾里 40.0m
    ▽岩手県宮古市田老地区 39.75m
    ▽宮城県女川町 35.0m
    ▽宮城県気仙沼市本吉町 26.08m
    ▽福島県相馬市尾浜 21.3m
    ▽福島県いわき市泉町下川 15.77m

    東北の太平洋沿岸の各地が10メートルを超える巨大津波に襲われていたことが分かりました。

    国土地理院によると、津波で浸水した面積は、青森・岩手・宮城・福島・茨城・千葉の6県62市町村の合わせて561平方キロメートル。東京23区の面積のおよそ9割にあたる広い範囲でした。

    最大40メートルの巨大津波はなぜ起きたのか?

    広範囲におよぶ断層のずれによって、陸側に近い海底だけでなく、日本海溝に近い海底も動いたことで、多くの海水が持ち上げられ、津波が高くなったとする研究もあります。しかし、岩手県の一部などでは、それだけでは高さを説明できない津波もあります。専門家の間では「海底地滑り」や「海底活断層」が影響したという研究もされていますが、10年以上がたった今も謎は残されています。

    日本列島の形を変えた地殻変動

    地震直後と発生後1年間の日本列島の地殻変動(国土地理院資料より)
    地震直後と発生後1年間の地殻変動(国土地理院資料より)

    この巨大地震は日本列島の形を変えてしまうほどのものでした。

    上の図は、巨大地震発生の直後と、その後1年間に国土地理院が観測した日本列島の地殻変動を強調して表現したものです。東北や東日本を中心に、東側に大きく引き延ばされていることが分かります。地震直後は真ん中の図の青色で示しているとおり、震源に近いほど沈降していることもわかります。以下は地震直後の観測地点ごとの変化です。

    <水平方向>
    ▽宮城県牡鹿半島 5.4m
    ▽岩手県大船渡市 4.26m
    ▽福島県相馬市 2.78m
    ▽茨城県日立市 1.2m
    ▽青森県八戸市 58cm

    <上下方向>
    ▽宮城県牡鹿半島 1.07m沈降
    ▽岩手県大船渡市 75cm沈降
    ▽福島県相馬市 30cm沈降
    ▽茨城県日立市 31cm沈降
    ▽青森県八戸市 1cm沈降

    「日本経緯度原点」もずれ動く

    日本の測量の基準となっていた原点、東京 港区の「日本経緯度原点」も27cm東へずれ動きました。東北や関東が東に動いたため、陸地が引きのばされた形になり、日本列島の面積はおよそ1平方キロ(東京ドームの面積の約20倍)増えたとされています。

    巨大地震のあとの1年間でも東北の沿岸部を中心に最大で70cm前後、東側へずれ動いたほか、10年以上たった今でも、地盤が隆起したり沈降したりといった地殻変動が観測され続けています。これは「余効変動」と呼ばれ巨大地震特有の現象で、地下深くのマントルが関わっているとも言われています。

    巨大地震と巨大津波で2万人以上が犠牲に

    東日本大震災 津波に襲われた被災地

    東日本大震災では、「関連死」を含めた死者・行方不明者が2万2200人以上に上っています。東京電力福島第一原子力発電所では世界最悪レベルの事故も発生、今も故郷に帰れないでいる人もいます。

    日本では、東北沖合の「日本海溝」だけでなく「南海トラフ」「千島海溝」などにも大地震のリスクがあり、首都圏では「首都直下地震」も想定されています。

    2011年3月11日。あの日、何が起きたのかを知り、震災の教訓を次の災害の対策につなげていく必要があります。

    (掲載CGは「NHKスペシャル MEGAQUAKE 巨大地震Ⅱ」より)

    ⇒特設サイト「3.11 伝え続ける 東日本大震災から11年 」