南海トラフ巨大地震
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この項目では、南海トラフで発生が予測される地震の内、2011年に設置された南海トラフの巨大地震モデル検討会による検討部分について説明しています。東南海、南海地震等に関する専門調査会による検討部分（2003年）については「東海・東南海・南海地震」をご覧ください。 |
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過去の南海トラフ地震の発生年と震源域の場所
南海トラフ巨大地震（なんかいトラフきょだいじしん）は、フィリピン海プレートとアムールプレート[注 1]とのプレート境界の沈み込み帯である南海トラフ沿いが震源域と考えられている巨大地震[2][3]。時に超巨大地震となることもある[4][5]。詳しくは南海トラフ沿いの巨大地震（なんかいトラフぞいのきょだいじしん）と呼ばれる[6][7][8]。
また、2011年8月に内閣府に設置された「南海トラフの巨大地震モデル検討会」が検討を行っている、南海トラフ沿いで発生すると想定される最大クラスの地震も「南海トラフ巨大地震」と称し、あるいは南海トラフ地震（なんかいトラフじしん）と略称され、本項でもそれを基に解説している。
目次
南海トラフの地震の特徴と「地震像」[編集]
Mw 9.1の最大規模となる南海トラフ巨大地震の想定震源域（2013年、地震調査研究推進本部 地震調査委員会）
この南海トラフ巨大地震による被害については、超広域に
わたる巨大な津波、強い揺れに伴い、西日本を中心に、
東日本大震災を超える甚大な人的・物的被害が発生し、
我が国全体の国民生活・経済活動に極めて深刻な影響が生じる、
まさに国難とも言える巨大災害になるものと想定される。中央防災会議、2012年[9]
南海トラフの地震は、約90 - 150年（中世以前の発生記録では200年以上）の間隔で発生し、東海地震、東南海地震、南海地震の震源域が毎回数時間から数年の期間をおいてあるいは時間を置かずに同時に3つの地震が連動していること（連動型地震）が定説だった。一方で、1605年慶長地震は南海トラフを震源とすることに異論が出されており、南海トラフの地震は200年程度の間隔で発生すると考えるのが自然な姿であるという見解も存在する[10]。最も新しい昭和の地震は地震計による観測記録、それより古い地震は地質調査や文献資料からそれぞれ推定されており、今後も同じような間隔で発生すると推測されている。いずれもマグニチュードが8以上になるような巨大地震で、揺れや津波により大きな被害を出してきた。
なお、その後の研究により、地震が起こるたびに震源域は少しずつ異なることがわかった。例えば、同じ南海道沖の地震でも1854年安政南海地震は南海道沖全域が震源域となったのに対して、1946年昭和南海地震は西側4分の1は震源域ではなかったと推定されている[11]。また一方で東京大学地震研究所の瀬野徹三は、東海・東南海・南海といった3地震の分類を変える必要を挙げ、南海トラフの東端の震源域（東南海の一部および東海）と連動して静岡付近まで断層の破壊が進む「安政型」、その震源域と連動せず静岡までは断層の破壊が起きない「宝永型」の二種類に分類することができるという説を唱えている[3]。
1498年明応地震以降は文献資料が豊富で発生間隔も100年前後で一定していると考えられてきた（下の南海トラフの地震の発生領域（従来説）の図表）。しかし、それ以前は東海道沖の地震の発生記録がほぼないほか、1361年正平地震以前の間隔は記録に欠損があり、例えば13世紀前半と見られる津波や液状化の痕跡は複数の箇所から発見されており、記録を補うものと考えられている一方で、1096年永長地震以前は確かな証拠は無く津波堆積物の研究から100年と200年の周期が交互に繰り返されているとする説もある[12]。液状化跡は内陸局地地震の可能性や推定年代幅の問題もあるため、なおの検討が必要である[13]。他方、地震連動の発生の様子をプレートの相対運動やプレート境界の摩擦特性からシミュレーションする試みもあり、連動性は再現されたが地震発生間隔などが歴史記録と一致しない点もある[14][15]。
南海トラフ全域をほぼ同時に断層破壊した地震は規模が大きく、1707年宝永地震は日本最大級の地震とされている。1854年安政地震は昭和地震より大きかったが[16]、宝永地震は安政地震よりさらに大規模であった。例えば須崎（現・高知県須崎市）では安政津波は5 - 6mの地点にとどまっているが、宝永津波は標高11m程度の地点、場所によっては18mの地点まで達した[17]。土佐藩による被害報告では安政地震で潰家3,082軒、流失家3,202軒、焼失2,481軒に対し、宝永地震では潰家5,608軒、流失家11,167軒と格段に多くなっている[18]。安政津波で壊滅し亡所となった集落は土佐国で4か所であるが、『谷陵記』に記された宝永津波の亡所は81か所にも及んだ[19]。21世紀に入ってからの研究により、高知県土佐市蟹ヶ池に宝永地震による特大の津波堆積物が見出されたが、この宝永地震と同様に津波堆積物を残す規模の地震痕跡は300 - 600年間隔で見出されることがわかった。さらに、宝永地震よりも層厚の約2,000年前と推定される津波堆積物が見出され、宝永津波より大きな津波が起きた可能性が指摘された[8][20][21]。
また、昭和南海地震でも確認されたように、単純なプレート間地震ではなく、スプレー断層（主な断層から分かれて存在する細かな分岐断層）からの滑りをも伴う可能性も指摘され、南海トラフ沿いには過去に生じたと考えられるスプレー断層が数多く確認される[22]。一方、震源域が広いと顕著になる長周期地震動の発生も予想され、震源域に近い平野部の大都市大阪や名古屋などをはじめとして高層ビルやオイルタンクなどに被害が及ぶ危険性が指摘されている[23]。これらに関連して、古文書にはしばしば半時（はんとき、約1時間）に亘る長時間強い振動が継続したと解釈できるような地震の記録がみられるが、これは大地震に対する恐怖感が誇張的な表現を生んだとする見方もある一方、連動型地震のように震源域が長大になれば破壊が伝わる時間も長くなり、そこからまた別の断層が生ずるなど長い破壊時間をもつ多重地震となって、本震後の活発な余震なども相まって実際の揺れを表現したものとする見方もある[24][25]。
以上のように南海トラフにおける海溝型地震は、繰り返し起こる「再帰性」と複数の固有地震の震源域で同時に起こる「連動性」が大きな特徴となっている。さらに、南海トラフは約2000万年前の比較的若いプレートが沈み込んでおり、薄くかつ温度も高いため低角で沈み込みプレート境界の固着も起こりやすく、震源域が陸地に近いので被害も大きくなりやすい[26]。南海トラフにおける、フィリピン海プレートとユーラシアプレート（アムールプレート）とのプレート間カップリングは100%に近くほぼ完全に固着し、1年に約6.5cmずつ日本列島を押すプレートの運動エネルギーはほとんどが地震のエネルギーとして開放されると考えられている。しかし紀伊半島先端部の潮岬沖付近に固着が弱く滑りやすい領域があり、1944年昭和東南海地震、1946年昭和南海地震はいずれもこの付近を震源として断層の破壊がそれぞれ東西方向へ進行したことと関連が深いと見られている[27]。
この地震により発生するとされる災害を「東日本大震災」に倣い「西日本大震災」と呼称する場合がある[28][29]。また、京都大学大学院人間環境学研究科教授鎌田浩毅は、南海トラフ巨大地震が相模トラフ巨大地震を引き起こすと想定し、この２つの連動型地震を“スーパー南海地震”と呼称している[30]。 2011年3月の東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）発生後南海トラフ巨大地震への懸念が浮上したことを受けて、日本政府は中央防災会議に「南海トラフ巨大地震対策検討ワーキンググループ」を設けて対策検討を進めた。同ワーキンググループは2012年7月にまとめた中間報告において、南海トラフで想定される最大クラスの巨大地震を「東日本大震災を超え、国難ともいえる巨大災害」と位置づけている[31][32][9][33]。
土木学会は2018年6月7日、発生後20年間の被害総額が最大1410兆円に達する可能性があるとの推計を発表した[34]。
地震の発生確率[編集]
時間予測モデルを用いる場合[編集]
| 領域 | 様式 | 規模 (M) | 30年以内の発生確率 | |
| 南海トラフ | プレート間地震 | M8 - 9 クラス | 2013年1月1日時点 | 60% - 70% 程度[35] |
|---|---|---|---|---|
| 2018年1月1日時点 | 70% - 80% 程度[36] | |||
時間予測モデルによる南海トラフ巨大地震の予測と室津港の隆起量。宝永1.8m（推定）、安政1.2m、昭和1.15mの隆起。
BPT分布に基づく南海トラフ巨大地震の予測。2019年から30年以内の発生確率。
次に発生する可能性のある地震として、従来よりも幅広くM8 - 9クラスの地震を対象としている。高知県室津港の歴代南海地震（宝永・安政・昭和）における隆起量と、発生間隔との関係に基づく「時間予測モデル」[37][38][39]をもとにすると、次回のM8クラスの地震は昭和南海地震から88.2年後と推定され、これをもとに上記の確率が計算された。
室津港の昭和南海地震における隆起量は、潮位の変化から求められた115㎝（津呂）[40]、安政南海地震は室津港を管理していた港役人である久保野家の記録にある四尺 (1.2m)[41]、宝永地震は久保野家の記録にある地震前と地震52年後の水深の差である五尺 (1.5m)[41]を52年間の変動で補正した値である1.8mが推定されている[37]。
時間予測モデルによって推定される88.2年を平均活動間隔にあてはめ、正平から昭和に至るまでの活動間隔のバラつきから最尤法で求めた変動係数（標準偏差）αの値は0.20であり、データが少ない点を考慮してαを0.20-0.24とした。確率密度関数としてBPT（Brownian Passage Time）分布を用いて30年以内の発生確率が計算された[39]。
次に最大クラス（M9超）の地震が発生する可能性もあるが、その発生頻度は（古いものも含めて）100 - 200年間隔で発生している地震に比べて「1桁以上低い」とされた[42]。
「時間予測モデル (time predictable model)」は地震による変位量と次回の地震までの回復時間が比例するというモデルであり、これに相対する「すべり予測モデル (slip predictable model)」は前回の地震からの歪蓄積時間と地震による変位量が比例するモデルである。しかしどちらのモデルも不完全であることは明白であるとされる[43]。
多くの断層は弱いながらも時間予測モデルに従う傾向があり、1977年に島崎邦彦は南海トラフ沿いの地震についても時間予測モデルが適用できるのではないかと考えた[37]。
時間予測モデルを適用することについて以下の問題点が指摘されている[44]。
- 南海トラフ沿いの巨大地震の震源域に多様性が認められるにもかかわらず室津港の隆起のみで評価できるか。
- 隆起量がそれを回復する時間に比例するならば、平常時の室津港の沈降速度は13mm/年となるが、水準測量による沈降速度5-7mm/年と大きく異なる。
- 島崎邦彦が時間予測モデルが適用できると挙げている地震は昭和南海地震の他、宝永と安政の2つの地震のみである。白鳳地震以降から適用するなら時間予測モデルは成立していないとの指摘もある[45]。
また、ある地震（この場合、南海トラフの地震）が他の地震に誘発される場合があるならば、発生時期が誘発で拘束されるため時間予測モデルは成立しない[46]。
発生間隔のみを利用する場合[編集]
また、他のプレート境界地震の評価と同じく発生間隔のみを用いて評価する方法もあるが、これも異論の有る1605年慶長地震を南海トラフの地震として含めるか否か、また684年白鳳地震以降のすべての地震の年代を用いるか、1361年正平地震以降か、確実な1707年宝永地震以降とするかによっても平均発生間隔は大きく異なる。ここで安政や昭和のように東西で分かれて発生した場合は1サイクルとして扱っている[47]。
| ケース | 平均活動間隔 | 30年以内の発生確率（最尤法） |
|---|---|---|
| 白鳳以降全て | 157.6年 | 10%程度 (α=0.40) |
| 慶長を除く白鳳以降 | 180.1年 | 6% (α=0.37) |
| 正平以降全て | 116.9年 | 20%程度 (α=0.20) |
| 慶長を除く正平以降 | 146.1年 | 10%程度 (α=0.35) |
歴史[編集]
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「地震の年表 (日本)」も参照
南海・東南海・東海地震の震源域
高知県室戸市室津漁港。南海トラフ巨大地震の度に隆起し船が入港不能となったため掘削工事が繰り返され深くなった[48]。
歴史記録からは、南海トラフ沿いの東半分および西半分の震源域が、時間差、又はほぼ同時に連動して発生したと推定されるが、南海トラフの地震の内、煤書きの地震計記録など辛うじて機器観測の記録が存在するのは昭和地震のみであり[49][50]、詳しい歴史史料が残り、ある程度震源域を特定できるのは江戸時代以降の安政地震および宝永地震までである。これより前に発生した地震については、史料も乏しく断片的なものに限られ[51]、その震源域については諸説ある。また、慶長地震は南海トラフの地震としては疑わしいとする意見が出され、康和地震も南海道沖の地震とする説に疑義が出されている。古村(2015)は、南海トラフの地震の発生時期を見直し、確実なものに限ると、東海道沖側では平均180年間隔、南海道側では平均252年間隔となるとしている（下の南海トラフの地震の発生領域（見直し）の）図表[52]。
従来は震源域が、南海地震・東南海地震・東海地震、或いはA（土佐海盆）・B（室戸海盆）・C（熊野海盆）・D（遠州海盆）・E（駿河湾）のセグメントに区分されてきた。なお、南海地震はA（土佐海盆）・B（室戸海盆）、東南海地震はC（熊野海盆）・D（遠州海盆）、東海地震はE（駿河湾）における地震に概ね該当する。しかし、宝永地震はA（土佐海盆）の南西側に位置する日向海盆における日向灘地震も連動した可能性が指摘され[53]、また単なる3連動地震ではない別物の巨大地震との説も浮上している[54]。1498年の明応地震は南海地震と日向灘地震が連動した可能性も指摘されている。
大分県佐伯市の間越龍神池では3300年前までの地層中に8枚の津波堆積物が発見されており、特に大規模な地震のみが津波堆積物を残したと考えられる。有史以来ではこのうち3枚であり、新しいものから1707年宝永地震、1361年正平地震、684年白鳳地震に対応すると推定されている[155]。また、高知県土佐市蟹ヶ池で見つかった津波堆積物から、宝永地震の時の砂の厚さ以上の粗粒な砂を運ぶ津波が約2000年前に発生していたと推定されており[8][21][156]、M9クラスの超巨大地震による可能性が指摘されている[157]。さらに、年代は不明であるが愛知県知多半島南部の礫ヶ浦礫岩層に見られる巨礫を移動させた津波の痕跡から数値を復元した結果、M9クラスの超巨大地震が発生した可能性も推定されている[158]。予想と研究[編集]
1900年代の初め東京帝国大学の教授であった今村明恒は過去の歴史記録にある、仁和地震、宝永地震など五畿七道大地震は何れも津波を伴い南海道沖を震源域とする巨大地震と考え、歴史的に繰り返されてきたことを論じている[142][143]。更に、今村は1928年に南海地動研究所（現・東京大学地震研究所和歌山地震観測所）を私費で設立した。沢村武雄(1951)は、昭和南海地震発生後に行われた水路部による測量の結果から、四国南部の野根・安田・下田・月灘を結ぶ線を境とする南東上りの傾動が明らかになり、歴史地震で知られている室戸岬の隆起および高知平野の沈降を伴う地殻変動とほぼ一致しているとした。また、白鳳から昭和に至る共通の性質を有する歴代南海道沖地震の震源が、潮岬沖から足摺岬沖へかけて続く大規模な北傾斜の断層線上に並ぶことから、この衝上断層を「南海スラスト」と名付けた[40][144][145]。その後、1960年代にプレートテクトニクスが発展し、金森博雄(1972)は昭和東南海・南海地震の震源断層モデルを求め、これらの地震が南海トラフのプレート境界で起こっていることを明らかにした[146]。
2003年時点の「東南海、南海地震等に関する専門調査会」による検討では、今後発生が予測される南海トラフの地震のうち最大のものはマグニチュード8.7、破壊領域は長さ600km程度の3連動である東海・東南海・南海地震とされていた[147]。しかし、2011年東北地方太平洋沖地震発生後、この想定は見直されることとなった。この3つの地震が一挙に起きた場合、また安政地震のように短い間隔で起きた場合は、太平洋ベルト全域に地震動による被害が及び、地域相互の救援・支援は実質不可能となると見られており、早急に地方自治体は連動型地震を視野に入れた災害対策を講じる必要があるとされている。2010年の防災の日には初めて3地震の連動発生を想定した訓練が実施されている[148]。
津波は、東海地震、東南海地震、南海地震の3つの地震が生じた場合、または数分 - 数十分の時間差を置いて連動発生した場合、波の高さが重なり合って土佐湾西部と東海沿岸のいくつかの狭い範囲で10m近い高さに達することがあるとシミュレーションされている。とくに浜岡原発にも近い御前崎付近では同時発生の時に比べて、海上波高が2倍以上となり11mに達することがあるという[149]。また、この連動型地震はさらに数百年に1回、震源域が日向灘まで伸びて、津波が九州佐伯市に押し寄せていた可能性が指摘されている（4連動型：日向灘の地震については日向灘地震も参照）。1707年の宝永地震がそれに当たり、再び起きた場合、津波高の想定は、九州太平洋沿岸で従来予想2m付近から最大で8m級に、四国南端部の土佐清水市で従来6m級から10m以上になる可能性がある。加えて、瀬戸内海まで津波が入り込む恐れもあるという[150]。
さらに1605年慶長地震を引き起こしたと考えられた、通常の3連動地震の震源域より沖合いの南海トラフにかなり近い領域（プレート境界のうち浅い部分）においても、これらの連動型地震と連動してほぼ同時に地震が発生することで、M9クラスの超巨大地震になる可能性が指摘されている[151][152]。このような広域連動型地震が発生した場合、津波の高さも3連動である東海・東南海・南海地震（従来宝永地震タイプとされていた）の1.5倍から2倍になる可能性があるという[153][注 7]。ただし、慶長地震は南海トラフが震源でないとする見解もあり[10]、また、日本海溝と異なり南海トラフは陸側と海溝側の二重の震源域のセグメントとなる証拠はないとされる[154]。
蟹ヶ池（津波湖）。高知県土佐市宇佐町龍。
この他、南海トラフから琉球海溝まで全長1,000kmにも及ぶ断層が連動して破壊されることで、非常に細長い領域におけるM9クラスの連動型地震、あるいはM9クラスの二つの超巨大地震が連動して発生する可能性も近年では指摘されている[151][152]。この場合の震源域の全長は2004年スマトラ島沖地震に匹敵するもので、過去には平均1700年間隔で発生していたとする説もある。これは御前崎（静岡県）、室戸岬（高知県）、喜界島（鹿児島県）の3カ所の海岸に残されていた、通常の南海トラフ連動型地震による隆起予測と比べて明らかに大きな隆起地形から推定されている[159]。一方でこの大きな隆起の痕跡の発見者らはプレート境界の巨大地震ではなく、分岐断層あるいは海底活断層による内陸地殻内地震と分類される活動によるものとしている[160]。