地震の仕組みをわかりやすく解説【プレート・断層・震度・マグニチュードの違いまで】

【この記事の要約】
地震は地球の内部でエネルギーが急激に解放されることによって地盤が揺れる現象です。地球の表面は十数枚の巨大な岩盤（プレート）で覆われており、プレートが互いにぶつかり合う・沈み込む・すれ違うことで膨大なひずみエネルギーが蓄積されます。このエネルギーが限界を超えて一気に解放されるのが地震です。地震の発生タイプは大きく2つに分類されます。1つ目は海溝型地震（プレート境界型地震）で、海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込む際にひずみが蓄積されて発生する大規模地震です。南海トラフ地震・東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）などが代表例です。2つ目は内陸型地震（直下型地震）で、陸地の地下にある活断層がずれ動くことで発生する地震です。1995年阪神・淡路大震災・2016年熊本地震などが代表例です。地震の大きさを示す指標にはマグニチュード（地震のエネルギーの大きさ）と震度（特定の場所での揺れの強さ）の2種類があり、この2つは混同されやすいですが意味が全く異なります。日本は世界の地震の約10%が集中する世界屈指の地震国であり、4枚のプレートがぶつかり合う場所に位置しています。本記事では地震の仕組み・プレートテクトニクス・断層の種類・震度・マグニチュード・日本特有の地震リスクを科学的かつわかりやすく解説します。

地震はなぜ起きるのか・なぜ日本にこれほど多く地震が発生するのか・震度とマグニチュードは何が違うのかという疑問を持っている方は多いです。

地震の仕組みを正確に理解することは、防災への備えを深めるための第一歩です。

この記事では地震の仕組みを科学的な根拠に基づきわかりやすく解説します。

【この記事の信頼性について】
本記事は気象庁の地震・津波に関する公式資料・地震調査研究推進本部（文部科学省）の活断層・地震動予測地図・国立研究開発法人防災科学技術研究所（NIED）の公式情報をもとに作成しています。地震科学は継続的に研究が進んでいる分野であり、最新の知見は気象庁（jma.go.jp）・地震調査研究推進本部（jishin.go.jp）の公式サイトでご確認ください。

地震とは何か：基本的な定義と仕組み

地震とは地球内部でエネルギーが急激に解放されることによって地盤が振動する現象です。

私たちが感じる揺れは、地球内部で発生した振動（地震波）が地盤を伝わって地表に到達したものです。

地震が発生する場所を震源（hypocenter・focus）と呼びます。

震源の真上の地表面の地点を震央（epicenter）と呼びます。

震源から地表までの距離を震源の深さ（震源深度）と呼びます。

地球の内部構造と地震の関係

地震を理解するためにはまず地球の内部構造を知る必要があります。

地球の内部は大きく3層に分かれています。

• 地殻（crust）：地球の最外層。厚さは大陸地殻で約30〜70km・海洋地殻で約5〜10km。岩石でできている
• マントル（mantle）：地殻の下から深さ約2,900kmまで。固体の岩石だが非常に長い時間スケールでは流動する性質がある
• コア（core）：深さ約2,900kmから地球の中心（深さ約6,400km）まで。外核は液体の鉄・内核は固体の鉄

地震の大部分は地殻・マントル最上部（深さ約0〜700km）で発生します。

特に浅い地震（震源深さ0〜60km）が地表に最も大きな揺れをもたらします。

プレートテクトニクス：地震の根本原因

現代の地震科学の根幹となる理論がプレートテクトニクス（Plate Tectonics）です。

地球の表面は十数枚の巨大な岩盤（プレート）で覆われており、それぞれのプレートが年間数cm〜十数cmのペースで移動し続けています。

プレートの種類と動き

プレートは大きく2種類に分けられます。

• 大陸プレート：花崗岩質の岩石からなる比較的軽いプレート。密度は約2.7〜2.9g/cm³
• 海洋プレート：玄武岩質の岩石からなる密度の高いプレート。密度は約3.0〜3.3g/cm³

海洋プレートは大陸プレートより密度が高いため、2つが衝突すると海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込みます。

この沈み込みが起きる場所を沈み込み帯・プレート境界と呼びます。

海底の地形ではこの境界が深い溝（海溝・トラフ）として現れます。

プレートの境界の種類

プレートの境界には3種類あります。

日本列島を取り巻く4枚のプレート

日本列島は世界的にも非常に特殊な場所に位置しています。

4枚のプレートがぶつかり合う交点に日本列島があるからです。

• 北米プレート：北海道・東北・関東の陸地部分が乗っているプレート
• ユーラシアプレート：西日本・九州が乗っているプレート
• 太平洋プレート：年間約8〜9cmの速さで西北西に移動する海洋プレート。日本海溝から北米プレート・ユーラシアプレートの下に沈み込む
• フィリピン海プレート：年間約4〜7cmの速さで北西方向に移動する海洋プレート。南海トラフからユーラシアプレートの下に沈み込む

これら4枚のプレートが複雑に相互作用することで、日本は世界の地震の約10%が集中する超地震国となっています。

地震の発生メカニズム：ひずみエネルギーの蓄積と解放

地震が実際にどのようなメカニズムで発生するかを詳しく解説します。

弾性反発説（弾性リバウンド理論）

地震の発生メカニズムを説明する基本理論が弾性反発説（Elastic Rebound Theory）です。

1906年のサンフランシスコ地震の後、アメリカの地質学者ハリー・リードが提唱しました。

弾性反発説の考え方は以下の通りです。

• プレートの移動によって断層面に長年にわたってひずみが蓄積され続ける
• 岩盤は弾性体（ゴムのように変形後に元に戻ろうとする性質）であるため、変形しながらもエネルギーを蓄える
• ひずみエネルギーが岩盤の強度を超えると断層が一気にずれ動く
• 断層のずれによってエネルギーが急激に解放され地震波が発生する
• 断層は元のひずみがない位置に戻ろうとする（弾性反発）
• 再びひずみが蓄積され始め次の地震に向けてサイクルが繰り返される

このひずみ蓄積・解放のサイクルが地震の繰り返し発生の根本的なメカニズムです。

断層の種類と地震の発生形態

地震を発生させる断層（岩盤のずれ）にはいくつかの種類があります。

断層の種類によって地震の特徴・揺れの方向性も異なります。

断層の3つの基本タイプ

活断層とは

活断層とは最近の地質時代（概ね過去約200万年以内、特に約40〜50万年以内）に繰り返し活動した断層で、将来も活動する可能性が高い断層のことです。

地震調査研究推進本部の調査によると、日本全国には2,000条以上の活断層が確認されています。

内陸の活断層が動くことで発生するのが内陸型地震（直下型地震）であり、震源が浅いため局所的に非常に強い揺れをもたらします。

活断層の上・近傍に建物を建てることが法律で制限されている国・地域もあります。

海溝型地震と内陸型地震：日本の2大地震タイプ

日本で発生する地震は大きく海溝型地震と内陸型地震の2種類に分類されます。

それぞれの特徴・リスクの違いを解説します。

海溝型地震（プレート境界型地震）

海溝型地震は海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込む境界（海溝・トラフ）で発生する地震です。

発生メカニズム

• 海洋プレートが沈み込む際に大陸プレートを引きずり込む
• 大陸プレートの先端部分が下方向に変形しながらひずみエネルギーを蓄積する
• 限界を超えると大陸プレートが跳ね上がる（リバウンド）
• 跳ね上がりによる海底の隆起が津波を発生させる

特徴

• マグニチュード8〜9クラスの超巨大地震が発生しうる
• 震源が海底にあるため津波が発生しやすい
• 震源域が広大（数百km〜1,000km以上）であることが多い
• 数十年〜数百年の繰り返しサイクルで発生する

日本の主な海溝型地震のリスク地域

• 南海トラフ（静岡〜高知沖）：南海トラフ地震（想定M8〜9クラス）。30年以内の発生確率70〜80%以上（地震調査研究推進本部・2024年時点）
• 日本海溝・千島海溝（北海道〜東北沖）：2011年東北地方太平洋沖地震（M9.0）が発生した海域。今後も超巨大地震の可能性がある
• 相模トラフ（神奈川〜房総沖）：1923年関東大震災（M7.9）を引き起こしたプレート境界

内陸型地震（直下型地震）

内陸型地震は陸地の地下にある活断層が動くことで発生する地震です。

直下型地震とも呼ばれます。

発生メカニズム

• プレートの運動によって陸地の岩盤にひずみが蓄積される
• 既存の断層（活断層）に応力が集中してひずみが解放される
• 断層が急激にずれ動いて地震波が発生する

特徴

• 震源が浅い（深さ10〜20km程度）ため、震央付近での揺れが極めて強くなる
• マグニチュードは海溝型地震より小さい（M6〜7台が中心）が、直上での被害は甚大になりうる
• 発生時期の予測が海溝型地震より困難
• 海溝型地震より津波リスクは低いが、大型の内陸型地震は斜面崩壊・土砂災害を引き起こす

日本の主な内陸型地震の事例

• 1891年濃尾地震（M8.0）：内陸型地震としては国内最大規模。岐阜・愛知で死者7,273人
• 1995年兵庫県南部地震（M7.3）：阪神・淡路大震災。死者・行方不明者6,437人
• 2016年熊本地震（M7.3・M6.5）：最大震度7が2回発生するという前例のない地震
• 2024年能登半島地震（M7.6）：1月1日発生。能登半島の広域で甚大な被害

マグニチュードと震度：混同しやすい2つの指標

地震の規模・強さを表す指標としてマグニチュードと震度という2つの数値があります。

この2つは意味が全く異なるため正確に理解することが重要です。

マグニチュード（M）とは

マグニチュード（Magnitude：記号M）は地震そのものが放出したエネルギーの大きさを表す指標です。

地震のエネルギーの絶対量を示すため、観測する場所によって変わりません。

1つの地震に対してマグニチュードは1つの値です。

マグニチュードの数値の意味

• マグニチュードが1増えると地震のエネルギーは約32倍になる
• マグニチュードが2増えると地震のエネルギーは約1,000倍（32×32＝1,024倍）になる
• M5とM7の比較ではエネルギーが約1,000倍異なる
• 2011年東北地方太平洋沖地震のM9.0は関東大震災（M7.9）の約63倍のエネルギーを放出した

マグニチュードの種類

• 気象庁マグニチュード（Mj）：日本の気象庁が使用するマグニチュード。国内地震の発表に使われる
• モーメントマグニチュード（Mw）：断層の物理的なずれの大きさを基にした国際標準的なマグニチュード。巨大地震の評価により正確

震度とは

震度は特定の観測点（場所）での地盤の揺れの強さを表す指標です。

同じ地震でも震源からの距離・地盤の種類によって震度は異なります。

1つの地震に対して観測点の数だけ震度の値があります。

日本の震度階級（気象庁震度階級）

日本の震度階級は0・1・2・3・4・5弱・5強・6弱・6強・7の10段階です。

震度5以上から5弱・5強という2区分に分かれているのが特徴です。

マグニチュードと震度の関係

マグニチュードが大きくても震源が遠い・深い場合は震度が小さくなります。

逆にマグニチュードが比較的小さくても震源が極めて浅い・直下にある場合は震度が大きくなります。

例えば2011年東北地方太平洋沖地震（M9.0）の際、震源から約400km離れた東京都心での震度は5強〜6弱程度でした。

一方、1995年兵庫県南部地震（M7.3）では震源直上の神戸市で震度7（当時の計測では推定7）を記録しました。

地震波の種類：P波とS波の違い

地震が発生すると震源から地震波が四方八方に伝わります。

地震波には主にP波とS波の2種類があり、この2つは性質が大きく異なります。

P波（Primary Wave・縦波）

P波は地震波の中で最初に到達する波（Primary＝最初の意）です。

進行方向と同じ方向に振動する縦波（圧縮波）です。

固体・液体・気体すべての媒質を通過できます。

地殻中での速度は約5〜7km/sです。

P波が到達した時点では揺れは小さく、初期微動として感じられます。

S波（Secondary Wave・横波）

S波はP波の後に到達する波（Secondary＝2番目の意）です。

進行方向と垂直な方向に振動する横波（せん断波）です。

固体の中のみを通過できます（液体・気体は通過できない）。

地殻中での速度は約3〜4km/sです。

S波が到達すると大きな揺れ（主要動）が始まります。

緊急地震速報のしくみ：P波とS波の速度差を利用

気象庁が提供する緊急地震速報はP波とS波の速度差（P波はS波の約1.7倍速い）を利用したシステムです。

地震発生直後にP波を観測して震源・マグニチュード・各地の震度を推定し、破壊力の大きいS波（主要動）が到達する前に警報を発します。

震源に近い地点ではP波とS波の到達時刻の差がごくわずかであるため、緊急地震速報が間に合わない場合もあります。

震源から100km離れた地点ではP波到達からS波到達まで約25〜30秒の猶予があります。

液状化現象：地震が引き起こす地盤の変化

地震の被害を理解する上で重要な現象の一つが液状化（liquefaction）です。

液状化のメカニズム

液状化は砂質の地盤が地震の振動によって液体のような状態になる現象です。

発生メカニズムは以下の通りです。

• 砂質地盤には砂の粒子と粒子の間に水が含まれている
• 強い地震の振動で砂の粒子が再配列しようとする
• 間隙水圧（砂の間の水の圧力）が上昇して砂粒子が浮き上がる
• 地盤全体が液体のような状態（液状化）になる
• 液状化によって建物が沈下・傾斜する・地下に埋められたマンホールが浮き上がるなどの被害が発生する

液状化は埋め立て地・河川沿いの砂質地盤・海岸低地で特に発生しやすいです。

2011年東北地方太平洋沖地震では千葉県浦安市をはじめとした東京湾岸の埋め立て地で大規模な液状化被害が発生しました。

国土交通省のハザードマップポータルサイト（disaportal.gsi.go.jp）では液状化リスクマップも確認できます。

日本の地震リスク：南海トラフ地震・首都直下地震

現在日本で特に注目されている大規模地震リスクとして南海トラフ地震と首都直下地震の2つがあります。

南海トラフ地震

南海トラフは静岡県沖から高知県沖まで伸びる海底の溝（トラフ）です。

フィリピン海プレートがユーラシアプレートの下に沈み込む境界にあたります。

南海トラフ地震は過去に100〜150年の周期で繰り返し発生してきた巨大地震です。

前回の大規模地震は1944年の東南海地震（M7.9）と1946年の南海地震（M8.0）です。

地震調査研究推進本部の予測では今後30年以内にM8〜9クラスの南海トラフ地震が発生する確率は70〜80%以上（2024年時点）とされています。

最大で死者・行方不明者約32万人・経済的損失約220兆円という甚大な被害が想定されています（内閣府推計）。

首都直下地震

首都直下地震は東京・埼玉・神奈川・千葉など首都圏を震源とする地震の総称です。

相模トラフ・東京湾北部断層・立川断層帯など複数の震源が想定されています。

地震調査研究推進本部によると、今後30年以内に東京直下でM7クラスの地震が発生する確率は約70%とされています。

首都圏は約3,600万人が集中する世界最大の大都市圏であり、地震発生時の被害・混乱は日本全体・世界経済にも甚大な影響を与えます。

最大で死者約2万3,000人・帰宅困難者約800万人・経済的損失約95兆円という被害が想定されています（内閣府推計）。

地震の仕組みを知ることが防災の第一歩

地震の仕組みを正確に理解することは、適切な防災行動を取るための基礎知識になります。

• なぜ揺れが大きかった場所と小さかった場所があるのかを理解できる（震源からの距離・地盤の違い）
• なぜ早めの避難が重要なのかを理解できる（海溝型地震では津波がS波の後に到達する）
• 自宅の地盤リスク（液状化・軟弱地盤）をハザードマップで確認する重要性を理解できる
• 緊急地震速報が鳴ったときに何秒後に主要動が来るかを大まかに予測できる
• 南海トラフ地震・首都直下地震という高確率で発生が予測されているリスクに今から備える重要性を理解できる

地球のプレートは今この瞬間も動き続けています。

ひずみエネルギーの蓄積は止まりません。

地震の仕組みを理解した上で、家族の避難計画の策定・家具の固定・備蓄の準備という日常的な防災行動を今日から始めることが最善の備えです。