石川県輪島市の震度観測点を対象に、地震の揺れの大きさと地盤の関係を読み解きたいと思います。
ポイント
- 距離が近い観測点でも、震度に違いが生じることがある
- 表層地盤構造の違いが、震度の差に影響した可能性がある
- 土地の揺れやすさの傾向を知るには、地形分類や地盤増幅率が参考になる
地点の概要
観測点
石川県輪島市内の2つの地震観測点の位置を図1に示します。
同市の鳳至町には気象庁による地震観測点（以下JMA）があり、河井町には防災科学技術研究所の地震観測点（以下K-NET）があります。
両観測点は東西に約1km離れています。
これらの観測点で記録された地震動（地震による地面の揺れ）は、緊急地震速報や地震発生後の震度の発表に使われています。
2024年1月1日の令和6年能登半島地震（マグニチュード7.6、最大震度7）を含め、いくつかの大きな地震で、これら2地点で同時に地震動を観測しています。
図1 震度観測点位置と国土地理院による自然地形分類
JMA観測点は「凹地・浅い谷」、K-NET観測点は「山地斜面等」に分類される。
観測された震度
近年起きた大きな地震を対象として、観測された震度を次表に示します。
| 地震(年月日,マグニチュード,地震名) | JMA（鳳至町)の震度 | K-NET（河井町)の震度 |
|---|---|---|
| 2007.3.25,M6.9,平成19年能登半島地震 | 6強 | 6弱 |
| 2007.7.16,M6.8,平成19年新潟県中越沖地震 | 5弱 | 4 |
| 2020.3.13,M5.5 | 5強 | 4 |
| 2023.5.5, M6.5 | 5弱 | 4 |
| 2024.1.1, M7.6,令和6年能登半島地震 | 6強 | 6強 |
| 2024.6.3, M6 | 5強 | 4 |
両地点の震度を比較すると、令和6年能登半島地震では同じ震度6強でしたが、他の地震ではJMAの方が震度階級が大きくなる傾向が見られます。
これらの観測された震度からは、JMAの方がK-NETより揺れやすい場所に見えます。
どのような土地か
地形
輪島市の鳳至町と河井町は、北側の日本海に臨み、南部と東西を山に囲まれた狭い平野に位置します。
国土地理院による自然地形分類と標高を以下に示します。
| JMA（鳳至町) | K-NET（河井町) | |
|---|---|---|
| 自然地形 | 凹地・浅い谷 | 山地斜面等 |
| 標高 | 約6m | 約13m |
| 地盤構造 | 深さ24mまで軟弱なシルト質地盤 | 深さ4m以深は堅固な岩盤 |
鳳至町のJMA観測点は、平野を流れる河原田川と鳳至川の合流地点近くにあり、これらの河川の氾濫原に接した「凹地・浅い谷」になります。
地盤構造は、地表から深さ24mまでが軟弱なシルト（砂と粘土の中間的な土質）になっています（気象庁地震課）。
一方の河井町のK-NET観測点は、「山地斜面等」に位置し、地表から深さ4mほどで堅固な岩盤が現れる地盤構造になっています（防災科学技術研究所）。
一般に、固い地盤より軟弱な地盤の方が揺れの増幅が大きくなる傾向があります。
これら2地点の表層地盤構造の違いは、上記の地震観測による震度の差と整合的です。
地盤増幅率
地盤増幅率は、地震の揺れが表層地盤でどの程度増幅するかを表す数値で、軟弱な地盤ほど地盤増幅率が大きく評価される傾向があります。
防災科学技術研究所のJ-SHISでは、地震動の計算などに用いるため、日本全国を対象に約250m四方のメッシュごとに、地盤増幅率（最大速度の増幅率）を評価しています。
上記の2地点が含まれるメッシュの地盤増幅率を次表に示します。
| JMA（鳳至町) | K-NET（河井町) | |
|---|---|---|
| 地盤増幅率 | 2.11 | 1.75 |
JMAはK-NETより地盤増幅率が大きく評価されています。
地盤増幅率はメッシュ毎に評価された概略値ですが、実際の地震でJMAの方が震度が大きい傾向があるという観測事実とも矛盾はありません。
補足すると、J-SHISの地盤増幅率は最大速度の増幅率であり、震度の増幅率とは異なるものですが、震度と最大速度には相関があります。
そのため、J-SHISの確率論的地震動予測地図の計算では、地表震度を算出するために震度と最大速度の関係式（藤本・翠川、2005）が使われています。
つまり、地盤増幅率が大きければ、地表震度も大きくなる傾向があると考えて問題ないかと思われます。
土地を読み解く
地震動は、震源・伝播経路・地盤構造の３要素に左右されます。
JMAとK-NETの２つの観測点は、東西に1km程度の距離しか離れていないため、震源からの距離や経路（伝播経路）の違いは比較的小さいと考えられます。
一方、両地点の表層地盤構造には大きな違いがあります。
軟弱な地盤と堅固な地盤を比較すると、軟弱な地盤の方が揺れの増幅が大きくなる傾向があります。
複数の地震で両地点の震度に違いが見られたのは、地盤構造の違いによる揺れの増幅が影響している可能性を示しています。
両地点の地盤構造の違いは、自然地形分類の違いとも対応しています。
地形分類は、地盤構造の概略を推測するための手がかりになります。
さらに、メッシュで評価された地盤増幅率は、地盤の揺れやすさを判断する一つの指標になります。
自分の住む土地の揺れやすさの傾向を知っておくことは、防災上重要なことです。
ただし、地盤の揺れやすさは相対的なもので、それだけで将来の地震の震度や被害を予測できるというわけではありません。
それらは、自治体のハザードマップで確認することが可能です。
ただし、ハザードマップは一定の条件に基づく想定であり、将来の地震による揺れや被害を確定的に示すものでないことには注意が必要です。
【出典】
- 気象庁地震課：験震時報, 第37巻, 113-115, 1972.
- 気象庁：震度データベース検索
- 気象庁：気象庁震度階級関連解説表
- 防災科学技術研究所：強震観測網K-NET
- 防災科学技術研究所：J-SHIS
- 国土地理院：ベクトルタイル「地形分類」について
- 国土地理院：地理院地図
- 藤本・翠川：「近年の強震記録に基づく地震動強さ指標による計測震度推定法」、日本地震工学会論文集、第5巻第4号、2005.
（以上）