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断層に関連する地質調査は、大きく二つに分けられます。
①土木工事に関連して断層を調査する場合。
②活断層そのものを調査する場合。
活動していない古い断層であっても、土木工事においては警戒しなければならない危険な要素になることが多いです。例えばダムを作る場合、断層の角度、傾斜によっては、ダム自身の巨大な荷重によって滑動する危険があります。また盛土、切土を伴う道路工事などでも、荷重の変化によって断層面に沿って崩壊する危険があります。
断層面は一般的に粘土化しているので、水を通さない不透水層になります。そのため断層の両側で地下水位が違うことがよくあります。トンネル工事で断層を突破したときに、突発湧水が起きるのは、水位が高い方から低い方へ水が移動するからです。映画「黒部の太陽」で、大湧水の場面があるのはこのためです。
このように古い断層は、活断層のように変位を起こすわけではありませんが、土木工事において大変危険な要素であり、地質調査でも十分注意しなければなりません。
次に活断層そのものを調査する場合についてです。
阪神大震災後、政府地震調査研究本部が作られ、日本全国で活断層調査が行われました。これはそれぞれの活断層の位置、長さ、活動履歴、活動頻度、変位量を調べ今後の活動予測、危険性を評価しようというものでした。その結果は各断層、断層帯ごとにまとめられ公表されています。
活断層調査の流れは概ね以下のようになります。
①地形図と空中写真判読
いつも出てくる予備調査の項目ですが、断層調査では特に重要な意味を持ちます。まず地形図から直線状の河谷とそれをつなぐ峠や鞍部などに注目します。これはリニアメントと呼ばれる地形構造です。この直線構造の中、あるいはその付近に活断層による地形の変位を示す地形があると、活断層の可能性が高いと判断されます。そして、空中写真の立体視で変位を確認します。これを変動地形学的手法と呼びます。
変動を示す地形には、三角末端面、低断層崖、並行する河川の同じ方向への屈曲（オフセット）、地溝と断層盆地の形成、風隙など様々なものがあります。熟練した地形判読技術者はこうした地形から活断層による変位の程度、歴史を読み取ることができます。
この活断層の地形判読については次回に述べます。
②地表踏査
地表踏査では、露頭を観察して、岩石の種類、風化の程度、地層の走行・傾斜を調べていきます。通常の地表踏査は、これらの連続性に注目しますが、活断層調査では不連続性に注目すると言っていいでしょう。①であげた地形の変位と考えられる場所を、現地で確認していく作業となります。
③ボーリングおよびトレンチ掘削
ボーリング調査は、採取したボーリングコアによって断層面、破砕帯を直接目で見て確認できる方法ですが、あくまで点で捕まえるため、断層の位置、走行・傾斜をある程度正確につかんでおかないと空振りに終わる場合があります。そこで行われるのが群列ボーリングという手法です。想定される断層線を横断して、数本のボーリングを行い、地層のずれを探し、ずれの大きい付近に断層があると想定します。これは比較的新しいほぼ水平な堆積層がある場合には大変有効です。
断層本体をボーリングコアで確認するためには、斜めボーリングを一般的に用います。断層が傾斜しているので、それに直交するように掘削すると、断層面にぶつかる可能性が高いからです。
こうして断層の位置を確定し、最後にトレンチを掘削して人の目で断層の状態を確認します。下の写真を見るとわかるとおり、トレンチの断面では堆積層の変位の様子がはっきりとわかります。
地層中にある炭化物の放射性年代測定（一般的にはC14法をもちいます）をすると、各地層が堆積した年代がわかります。そこから変位を起こした年代、頻度等を推定します。
産業総合研究所によるトレンチ調査
④地震波探査
①～③の調査方法では地表付近の情報しか得られず、地下深部まで続く活断層の位置はわかりません。そこで用いられるのが反射法地震探査です。これは地震波が地下の地層境界で反射して戻ってくることを利用して地下深部の構造を調べる方法です。
地震波は海上では曳航するエアガンにより、地上ではバイブロサイス車と呼ばれる起震装置で発生させます。この方法は地下数千メートルまでの地層の変位を調べることが可能です。
反射法地震探査による長町利府断層の想定断面図（地震研究推進本部より）
こうした様々な調査方法による結果を総合して、活断層の評価を行います。これは産業総合研究所や大学などの各研究機関による学術的研究調査だけでなく、電力各社による産業目的の調査（最も多いのが、原子力発電所周辺の活断層調査でしょう）も、調査の手法は全く変わりありません。
政府地震研究推進本部のホームページには、各断層・断層帯の評価が掲載されています。例えば宮城県にある長町―利府断層帯について次のように記載されています。
１．位置・形状：長さ21ｋｍ～40ｋｍ 一般走行Ｎ40°Ｅ
ずれの方向と種類：北西側隆起の逆断層
２．過去の活動
・平均的なずれの速度：0.5～0.7ｍ/千年（上下成分） （いわゆるＢ級断層）
・過去の活動時期：最新活動―約1万6千年より前 一つ前の活動―不明
・1回のずれ：2ｍ程度以上
・平均的活動間隔：3千年程度以上
・断層帯全体が活動した場合、Ｍ7.0～7.5程度の地震が発生する可能性がある。
概略ですがこうした内容が記載されています。この評価は、ここまで述べてきた様々な手法による調査の結果を総合して得られたものです。
明けましておめでとうございます。令和になって3度目の新年を迎えました。昨年のクリスマス以降、断続的にやってくる寒波で本当に寒い年末年始となりました。
この3年、毎年同じようなことを書いていますが、年明け早々新型コロナの流行が第六波を迎えたと言われています。オミクロン株の感染力が強いせいなのでしょうか、年明けからあっという間に感染者が激増しています。新型コロナ禍が始まって以来、幸いなことに社員、協力会社に感染者は出ていませんが、軽症とはいえ家族の中で感染した人がいました。
昨年末にはだいぶ感染者数が少なくなり、宮城県内の感染者数はゼロの日続き、年末には安全会議、年頭には二柱神社の神職を迎えての安全祈願祭を再開したばかりでした。また、みんなが集まっての行事は難しくなるかもしれません。
こうした行事は難しくなっても、何よりも無事故無災害で今年一年仕事を続けていけられるように、社員、協力会社一同頑張っていきたいと思っています。
事務所での安全祈願祭
下の図は、東京大学地震研究所による、三陸沿岸での明治三陸津波（黒丸●）、昭和三陸津波（黒星★）、東日本大震災津波（白丸○）の津波浸水高を比較したデータです。今回の津波が、前二回の三陸津波よりもはるかに高かったことが一目瞭然です。
東日本大震災の津波は、岩手県野田村米田から宮古市重茂半島の千鶏までの約60ｋｍの海岸線で高さが30ｍを越えています。明治三陸津波で30mを越えたのは、大船渡市綾里と陸前高田市集の2箇所のみで、昭和三陸津波では30ｍを超えた地点はありません。
津波がどういうものかについては、震災後の報道で広く知られてきていますが、改めてまとめてみます。
津波とは海面が高くなり陸地に大量に流れ込む現象です。波といっても、池に石を投げこんでできる波とは違います。その最大の特徴は、波長が極めて長く、はるか沖合まで一つの波が続いていることです。つまり押し波で破壊された後に、引き波で家や船が沖まで流されていくまでが一回の波ということになります。
津波の原因は、海域で起きる地震だけでなく、陸地から海への崩落や海底地すべり、海底火山の爆発、海への天体の落下などがあげられますが、地震による海底面の上下運動が一般的です。断層運動が比較的浅い海底下で起こると、海底の上下運動がそのまま海水面の上下変動として現れます。海底が下がった場所から来る津波が最初に来る場所では海水が引き始め、海底が上がった場所からの津波が最初に来る場所では海面の上昇（押し波）から始まります。
津波が伝わる速さは海の深さの平方根に比例するそうです（このへんは難しくてよくわかりません）。水深4,000mの海では時速約700Km、水深1,000mでは時速約350Km、水深40ｍでは秒速20mとなります。秒速20ｍといっても時速70kmなので相当な速さです。とても走って逃げられる速さではありません。
ところでこの水深による速さの差が津波の高さに影響します。津波は海岸に近づくと遅くなりますが、一方で沖の津波は減速していないので、後ろから押されて高くなるという結果になります。水深4,000mで高さ1ｍの津波は、海岸（水深0ｍ）では高さ5ｍになると計算されるそうです。
これに海岸近くでの波の屈折と集中の現象、海底地形の影響などにより、場所によって津波の浸水高、遡上高が変化します。一般的には三陸のリアス式海岸で、湾の奥が狭くなる地形では非常に高くまで遡上すると言われています。また、仙台平野のような海岸平野では、津波の高さは比較的低いものの、陸地の奥深くまで流れ込むという特徴があります。
しかしこうした一般的な津波の特徴からすべて説明できるわけではありません。最初にあげた津波のデータから、宮古市から野田村までの地点で浸水高が極めて高いことがわかっていますが、この区間はリアス式海岸ではなく隆起海岸です。また、震源域（最初に断層運動が始まった地点）や最も隆起量が大きいコア領域も、宮城県沖の海溝寄りの地点です。なぜこの領域に近い宮古以南のリアス海岸地域より遠い宮古以北の隆起海岸地域の方で浸水高が高い地点が多いのか、疑問が残ります。地震に伴う海底地すべりの可能性も指摘されています。
2011年3月11日の東北地方太平洋沖地震は、（１）でも書いたように、気象庁も地震研究推進本部も想定外であったと述べています。地震がいつ、どこで、どのような規模で発生するかを予知することは、遠い将来は可能かもしれませんが、当分の間は無理と考えるよりありません。したがって私たちにできることは、とにかく自分たちの身を守るように準備をしておくことです。
気象庁では「地震から身を守る具体例」として次の行動を進めています。
①家具を固定しましょう。また、万一倒れてきた場合でも通路をふさがないような配置を考えましょう。
②室内になるべく物を置かない「安全スペース」（物が落ちてこない、倒れてこない、移動しない空間）を作っておきましょう。
③地震が発生した時の連絡手段や集合場所について、あらかじめ家庭で話しあっておきましょう。
④非常時の水、食料品の備蓄、非常時の持ち出し品を準備しておきましょう。
⑤普段通る道に危険な場所や物がないか、周囲の状況を確認しておきましょう。
また、1981年以前に建築された家は、新しい耐震基準を満たしていない可能性があるので、自宅を耐震強化しておくことも重要です。津波に対しては、強い地震があった時は「とにかく早く高台に逃げる」ということに尽きます。
こうしたことは繰り返し言われていますが、とにかく「命を守る」ことを最優先することが大切だと痛感します。
プレート境界型地震も内陸型地震も、プレートの運動によって地殻にひずみが蓄積し限界を超えたときに、岩盤が断層面にそって破壊されて発生します。この破壊が繰り返し起こっている断層を【活断層】と呼びます。活断層の規定は研究者によって違いますが、「新編・日本の活断層」では、新生代第四紀（約258万年前～現在）に動いたとみられ、これからも活動する可能性のある断層を活断層と規定しています。
内陸地震はプレート境界型地震と無関係に発生しているわけではなく、一定の関係をもって起きているようです。歴史的資料が多い西日本の記録から、南海トラフ大型地震と内陸地震には関連があり、内陸地震には活動期と静穏期があるらしく、現在は次の南海トラフ地震に向けた活動期にある、とみられています。しかし、この関係についてはまだよくわかっていないというのが現状です。
内陸型地震の発生メカニズムは、相当に複雑だと考えられています。下図は、日本内陸部の活断層分布図です。これを見ると、日本は活断層だらけなのですが、その分布には偏りがあり、北海道・東北地方より、中部地方から近畿地方に多いことがわかります。特に伊勢湾－若狭湾－大阪湾を結ぶ近畿三角地帯と呼ばれる地域に集中しています。
この地域には根尾谷断層や跡津川断層、養老―桑名―四日市断層帯など、活動度A級（1,000年に1～10ｍの変位を起こす活断層）の大関・横綱級の活断層が目白押しです。
ところで、この地域には火山が分布していません。白山から鳥取県の三瓶山までの区域を火山の空白地帯と呼びますが、この区域が重なっていることは偶然ではありません。これはフィリピン海プレートが低角で沈み込んでいることと関係していると考えられています。つまり、沈み込んだプレートが部分融解する温度と圧力にならないためマグマが供給されず、地殻が比較的低温になっているということです。
火山に近い場所はマグマの貫入により地殻上部も比較的高温になります。高温の岩石は低温の岩石に比べてゆっくりと変形を起こすことができるため、地震のように一気にバリバリと壊れずに、ひずみを解消することができます。したがって、火山の空白域である近畿地方の地殻は低温で地震発生層が厚く、大きな内陸型地震を起こしやすいと考えられています。
これ以外にも、地下深部のプレートの動き、プレートから供給される水の働きの違いなどにより、各地域での地震の特徴の違いが生まれているといわれています。まだまだ分かっていないことがたくさんありますが、それは何よりも、内陸地震の活動間隔の長さによっています。プレート境界型地震が数十年から数百年間隔で繰り返すのに比べ、内陸型地震は数千年から数万年間隔で発生します。はじめにとりあげた北伊豆地震も、再び活動するのは千数百年後と予想されています。また、まだ知られていない活断層もあるはずです。個々の活断層がどのような特徴をもって再び活動するのか私たちは知らないのです。
補足になりますが、前回新潟県中越沖地震について、海底下にあっても内陸地震を起こす断層に分類される、と書きましたが、逆に内陸にあってもプレート境界型に分類される活断層があります。具体的には静岡県にある神縄―国府津―松田断層帯と富士川断層帯です。
伊豆半島はフィリピン海プレート上にあり、この二つの断層帯は陸側プレートとフィリピン海プレートの境界です。神縄―国府津―松田断層帯は相模トラフの延長であり、富士川断層帯は駿河トラフ―南海トラフの延長に相当しています。それぞれのトラフでのプレート境界型地震が発生するときに（毎回ではないが）連動して活動すると考えられています。
吉村昭の小説「闇を裂く道」は、東海道本線の熱海－三島間を結ぶ丹那トンネルの工事を描いたものです。この中に昭和5年11月26日に発生した北伊豆地震によって、工事中の岩盤が断層で移動してしまった場面が描かれています。少し長くなりますが引用します。
そこには信じられぬ情景が見られた。
切端の岩肌に接して鳥居状の支保工が組み立てられているが、意外なことに左右に立っていた二本の柱のうち、右側の柱が消えている。広田（※災害対応のために鉄道省本省から派遣された技士）たちはなぜそのようになっているのかわからず、呆気にとられて左側に立っている一本の柱を見つめた。
立ちすくんでいた支保工長が、足をふみ出して柱に近づき、恐るおそる手をふれたが、不意に後ずさりし、広田たちに顔をむけた。目には驚きというより恐怖の色が濃く浮かんでいた。
「どうした」
広田が彼の顔を見つめた。
「あの柱は右側にあったもので、それが左側に移っています。左側の柱は消えています」
支保工長は、とぎれがちの声で言った。
「断層が動いたのだ」
(中略)
岩肌が鏡のように滑らかになっているのは、粘土質の東西の地塊が断層線を境にして、お互いにこすりあいながら動いたからであった。岩肌には水平に条痕が幾筋も走っていて、地塊が水平に動いたことを示していた。
（吉村昭「闇を裂く道」文春文庫より）
北伊豆地震発生直後の丹那トンネル切羽の写真
北伊豆地震はちょうど掘削していたトンネルの切羽にあった丹那断層がずれ動いて発生した地震で、M7.3、死者・行方不明者272名の被害が出ています。また、トンネル工事中の作業員3名が死亡しています。地震後に地表に出現した断層を確認することはありますが、地下で断層の動きを確認できた極めてまれな事例と言えます。
写真①は兵庫県南部地震で淡路島に出現した地震断層です。また②は、熊本地震で地表に現れた断層です。畑の作物や畔のずれによって断層の動きが明瞭にわかります。また①は左側（上盤側）が上がった逆断層、②が右横ずれ断層（断層線の前に立った時、向こう側が右にずれている断層）であることもよく理解できます。
写真①淡路島に現れた野島断層
写真② 熊本地震で地表に現れた断層
これらは活断層の動きが目に見えてわかる地震の例ですが、すべてがこのように明瞭にわかるわけではありません。海底での動きは当然見えませんし、内陸地震でも地表に断層の動きが表れないものもたくさんあります。
1995年の兵庫県南部地震（阪神大震災を起こした地震）以降の、気象庁が名称を定めた地震は以下のとおりです。
1．1995年 兵庫県南部地震 M7.3 最大震度7 死者6,437人
2．2000年 鳥取西部地震 M7.3 最大震度6強 負傷者182人
3．2001年 芸予地震 M6.7 最大震度6弱 死者2人 負傷者288人
4．2003年 十勝沖地震 M8.0 最大震度6弱 死者2名
5．2004年 新潟県中越地震 M6.7最大震度7 死者68人負傷者4805人
6．2007年 能登半島地震 M6.9 最大震度6強 死者1人 負傷者356人
7．2007年 新潟県中越沖地震 M6.8 最大震度6強 死者15人負傷者2346人
8．2008年 岩手・宮城内陸地震 M7.2 最大震度6強 死者23人負傷者426人
9．2011年 東日本太平洋沖地震 M9.0 最大震度7 死者21,959人
10．2016年 熊本地震 M7.3 最大震度7 死者273人 負傷者2809人
11．2018年 北海道胆振東部地震 M6.7 最大震度7 死者43人 負傷者782人
このように気象庁が名前を定めた大きな被害があった地震は11回ありました。このうち2007年新潟中越沖地震は海底下が震源地ですが、海溝型ではなくプレート内の内陸地震に分類されています。プレート境界型の大地震は2011年東日本太平洋沖地震と2003年の十勝沖地震の2回のみで、あとはすべて内陸型地震です。また、マグニチュードはやはりプレート境界型が大きく、M9.0、M8.0とトップ2になっています。
海溝付近で発生するプレート境界型地震と違って、内陸型地震（直下型地震）は陸側プレートの地殻内で発生します。過去日本で起きた最大の内陸型地震は、明治24年の濃尾地震でM8.0と推定されています。ところで地震のエネルギーを示すマグニチュード（M）は、1増えると31.6倍、2増えると約1,000倍になります。したがって、東日本太平洋地震に比べると、濃尾地震は約1/30、2016年の熊本地震はM7.0なので約1/1000となります。しかし内陸型地震は、エネルギーは小さくても、震源が近く、震度が大きくなるため、決して侮れません。
また、内陸型地震のもう一つの特徴は、プレート境界型地震に比べ地震波の周期が短いということです。地震波の周期はマグニチュードが大きいほど長くなり、比較的ゆっくりとした揺れが長く続きます。低層の建物ほど短周期の地震波と共鳴しやすいため、内陸型地震では木造家屋の被害が大きくなります。東日本大震災では津波の被害が圧倒的に多く、建物の倒壊が意外なほど少なかったのはこの地震波の周期によると考えられます。一方、阪神大震災や熊本地震で家屋の倒壊による被害が大きかったのは、短周期の地震波が卓越したためでした。ただし、これらの被害の違いは地震波だけでなく、土地の地質構造にも影響されます。