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地震がなぜ起きるのかについて、古来さまざまな説がありました。地下の大ナマズが暴れるという空想は別にしても、科学的に見えるような説として、地下の火山爆発説、石炭・石油の爆発的燃焼説、地下空洞の陥没、地下水が熱せられて生じた蒸気の圧力により岩石が破壊されるという説など、実に多くの説があったそうです。
アメリカのリード博士は、1906年のサンフランシスコ地震（M8.3）で表れたサンアンドレアス断層のずれから「弾性反発説」を唱えました。また日本でも小藤文次郎博士が、1891年の濃尾地震（M8.0）の観察から「断層地震説」を出しています。これはどちらも、地震時に地表に現れる亀裂、ずれ、すなわち断層こそが地震の正体であるという主張でした。しかし当時はこの断層運動を引き起こす力が何かは不明のままでした。この疑問を解くためには「プレートテクトニクス理論」の登場を待たなければなりませんでした。
今ではプレートの運動こそが地震の原因であることがわかっています。下図は世界で起きたマグニチュード5以上の地震の発生地点を示したものですが、赤点は見事にプレート収束帯（プレート同士がぶつかっている場所）に集中しています。そして、日本周辺にいかに地震が多いかがわかります。
下の図は東北地方北部の断面で発生した地震の震源をプロットしたものです。震源がランダムにあるのではなく、ある一定のゾーンにあることがわかります。これを発見した日本の和達清夫（初代気象庁長官）とアメリカのヒューゴー・ベニオフにちなんで「和達・ベニオフゾーン」と呼びますが、このゾーンこそが沈み込んでいるプレートです。そして、プレートの沈み込みが地震を起こしていることを示しています。
千島海溝および日本海溝の三陸沖から房総半島沖で発生するプレート境界型地震は太平洋プレートと陸側プレートの境界で発生します。また、相模トラフ、南海トラフから日向灘では、フィリピン海プレートと陸側プレートの境界で発生します。特に直近の発生が心配されている南海トラフでの地震は、日本の政治・文化の中心であった京都に近いため、古い時代からの記録が残っています。684年の白鳳地震は日本書紀に、またそれ以降も日本三代実録などに記録が残り、ほぼ同じ地域である一定程度の間隔で起きていることがわかっています。ただ、なぜ東海、東南海、南海の三つのブロックが同時に動いたり分割して動くのかはわかっていません。同じように、三陸沖での大地震も、各ブロックが個別に動く場合と、東北地方太平洋沖地震のようにすべてのブロックが一緒に動く場合がある原因もわかっていません。
東日本大震災以前の三陸海岸での大津波というと、明治29年の明治三陸津波、昭和8年の昭和三陸津波、昭和35年のチリ地震津波が有名です。チリ地震津波は太平洋の彼方からやってきたものなので別としても、東日本大震災の津波、明治三陸津波、昭和三陸津波の三つは同じプレート境界型地震によるとされていますが、その正体（＝発生メカニズム）が相当に違っていることをどれだけの人が知っているでしょうか。
明治29年6月に起きた明治三陸地震は、M（マグニチュード）8.2～8.5と想定されている地震で津波が発生し、死者・行方不明者21,959人という大災害となりました。この地震はプレート境界で起きたことがわかっていますが、地震の震度は2～3程度で、まったく大地震と感じられませんでした。これはプレート境界で幅50km、長さ210ｋｍの区域が数分間の時間をかけてゆっくりと動いたためと推定されています。震度は小さかったものの、地震そのもののエネルギーは大きく、巨大な津波になったと考えられています。
昭和8年の昭和三陸地震は、明治三陸津波地震の余震と考えられていますが、M8.0と推定されており、死者・行方不明者は5,773人とこれも大被害を出しています。この地震の発生域は厳密にはプレート境界ではなく、日本海溝の東側、つまり沈み込む前の太平洋プレートの内部で発生しています。海溝に引きずり込まれるプレートが海溝の直前で折れ曲がり、正断層で断ち切られることで発生するアウターライズ型地震であったことがわかっています。
東日本大震災や明治三陸地震は、固着したプレート境界で上盤の陸側プレートが下盤の太平洋プレートに乗り上げる逆断層型地震でしたが、正断層で発生するプレート境界型地震もあったのです。このようにプレート境界型地震も発生する場所で、プレート境界地震、アウターライズ地震、スラブ内地震と三つに分かれ、発生のメカニズムも違っています。
同じように日本列島の下に沈み込んでいく海洋プレートですが、太平洋プレートとフィリピン海プレートには大きな違いがあります。それはプレートが出来上がってからの時間です。太平洋プレートは、東太平洋海膨で生まれ、約1億3000万年かかって日本列島まで到達し沈み込んでいきます。一方のフィリピン海プレートは1500万年～3000万年前に生まれた比較的新しいプレートです。このため、古く冷たくなった太平洋プレートは急角度で、まだ温かいフィリピン海プレートは緩い角度で沈み込んでいきます。
この太平洋プレートとフィリピン海プレートの違いは、東西日本の地質構造の違いや火山フロントの位置などに大きな影響を与えています。同じプレート境界型地震といっても、日本海溝付近で発生する地震と、南海トラフ－日向灘での地震発生メカニズムについても違いがあるのではないかと考えられています。