標題：
2011年日本東北地方太平洋外海地震發生之原因與災情
作者：
台灣地形研究室
作者說明：
內文：
一、 超大地震震撼了日本列島
2011年3月11日，日本列島受到當地觀測史上最大的地震襲擊，在宮城縣、茨城縣、栃木縣、福島縣等四縣的震度達到6~7之強烈搖晃程度，更在從北海道到九州的廣大範圍中，達到6弱~7之震度。
日本不只受到如此強烈的搖晃，地震更由海中送來「魔物」，也就是「海嘯」。當日14時49分，氣象廳對日本的太平洋沿岸全域發布大海嘯警報、海嘯警報與海嘯注意警報。其後三個小時間，高度超過6公尺的海嘯即接連襲擊東北地區的太平洋沿岸。
受到海嘯影響的不只有日本，地震發生後，夏威夷的太平洋海嘯警報中心亦對太平洋周圍的大部分地區發出警報，結果有些沿海的居民即採取避難行動。
氣象廳將此次地震命名為「平成23年 (2011年) 東北地方太平洋外海地震」。氣象廳先前發布此地震的規模為8.4，其後修正為8.8，到了13日又修正為9.0。與自1900年以後全世界發生的地震規模比起來，本次地震為歷史地震中規模第四大的地震。
到底襲擊日本的超巨大地震之構造為何呢？引起地震的「犯人」為包覆在地球表面的板塊。日本周圍存在著四個板塊，宮城縣到茨城縣的太平洋外海有「北美板塊 (大陸板塊)」，「太平洋板塊 (海洋板塊)」則沉陷在其下方。太平洋板塊每年移動約10公分，隨著太平洋板塊的潛入，北美板塊一點一點的被拖移，每年向西北西方向移動約數公分，板塊也因而逐漸歪斜。此次地震是因為歪斜程度達到臨界點，北美板塊無法承受而回彈、復原，因而錯動引發地震。因著這種原因發生的地震稱做「板塊邊界地震 (海溝型地震)」
此次地震是在離宮城縣牡鹿半島100~200公里外之太平洋板塊邊界發生大滑移之後，滑移向岩手縣外海 (即福島、茨城縣外海方向) 所引起。破裂帶之規模為長約500公里，寬約200公里之範圍，地震持續約3分鐘。推測此斷層最大的滑移量為20~30公尺。另外，北美板塊向上的回彈，更帶來海嘯，造成嚴重的災情。
二、大規模的海嘯、火災與慘重災情
此次地震造成較多死亡、失蹤人數與全毀、半毀建築物數量之區域，為東北部的宮城縣與岩手縣，因為有超過6公尺高的大海嘯襲擊東北部的沿岸地區。事實上，有些監測海嘯用的設施與其他建物同樣受到嚴重損害，所以海嘯波高未能完全確認之處也很多。只由建築物上的水痕及海嘯痕跡之調查與模擬結果，推測有些地方的海嘯高度可能超過15公尺，而且依推測，向陸上推進的海嘯速度為每秒10公尺左右，這大約相當於奧運短跑選手的奔跑速度。
到達沿岸的海嘯，淹沒了田地、捲起了泥巴，產生黑色的混濁水流，有些地方甚至將整個村落沖走。宮城縣名取市的仙台機場也因為海嘯而被淹沒。而且宮城縣氣仙沼市除了海嘯外，也發生大規模的火災。據推測，青森、岩手、秋田、山形、宮城、福島縣等，共有超過440萬戶停電 (3月11日16時)；又岩手及宮城、福島等縣，各有8萬戶、31萬戶及19萬戶停水 (3月23日23時30分時)。據4月3日的新聞報導，東北地區的死亡及失蹤人數超過2萬7,500人，房屋全毀及半毀者達到4萬8,000棟。
地震災害也波及關東地區。首都圈在地震時有發生「長週期地震動(long-period earthquake ground motion，指離震源較遠處發生週期2秒以上之慢性持續的震動)」。建築物因其形式，有不同容易搖晃的震動週期。在發生長週期地震動之情形下，高樓大廈的建築物容易搖晃，因此東京的高樓群被緩慢的震波搖得很嚴重，造成東京、茨城、栃木、群馬、琦玉、千葉、神奈川、山梨與靜岡縣東部，有404萬6,000戶停電 (3月11日15時24分時)；茨城、栃木、千葉縣，亦各有47萬戶、4萬戶及30萬戶停水 (3月23日23時30分時)。
又至3月11日15時15分，在茨城外海發生規模7.7的餘震。茨城縣有376棟住家全倒，2,156棟住家半倒；千葉縣亦發生了土壤液化現象，千葉縣有654棟住家全倒，1,521棟住家半倒。而且在千葉縣市原市之石油中心的高壓瓦斯槽發生火災，陸續延燒到周圍的石油工廠，導致引發大規模火災，燃燒了數天。
另外，地震發生當天，首都圈的交通機能大規模停頓，東日本將新幹線東北地方及首都圈之東縣鐵道、地下鐵等全部全天停駛，因而致使由學校、職場回家的人潮，失去了回家的交通工具而成為「回家難民」，溢滿街道。
三、 本次地震後的地殼變動情形
依據日本國土地理院的觀測，3月11日的東北地方太平洋外海地震致使日本列島向東南東方向移動了約5.3公尺。過去最大者約為2公尺，5.3公尺是史上最大值，觀測到的最大紀錄點位在宮城縣牡鹿半島的「牡鹿」。
日本全國約有1,200個電子基準點 (GPS連續觀測點)，紀錄著地殼變動的情形。這次地震及海嘯使得包含牡鹿在內，震源附近之電子基準點的通信狀況嚴重斷絕，然而靠著裝在電子基準點內的電池，仍得以保存地震發生當日之紀錄資訊。
平時，東日本一帶的板塊以每年數公分之速度向西北西移動著，太平洋側的地殼每年約下沉0.5公分，日本海側則每年隆起約0.5公分。牡鹿在地震發生當日向水平方向移動了約5.3公尺，垂直方向則下沉約1.2公尺。地殼變動在以牡鹿為中心之全日本各地都能觀測到，變動的大小依位置不同而異。結果因為本次的地震，日本整體形狀有稍微變寬。
地震後，東日本一帶仍繼續向東移動，這是因為地震後，震源域周邊還在繼續滑移所致 (與餘震無直接關聯)。推測這個滑動要完全停止，需要數十年的時間。
國土地理院地理地殼活動研究中心的水藤尚研究官發表說，「地震發生前數分鐘及數小時內的紀錄，並未發現明確的地震前兆。但若將資料回推，自數年前的資料開始做研究或改變研究方法，也許有可能看到某些徵兆。」
京都大學地震防災研究所的橋本教授，將本次地震依太平洋板塊的速度單純做計算，推測200年份之板塊歪斜能量已被釋出。但歪斜能量如何蓄積，為什麼觀測時沒有發現達到臨界點，且這次板塊運動的詳細結構與引發機制為何，都尚未被完全明瞭，這些問題未來必須找出答案。
2011年3月11日，日本列島受到當地觀測史上最大的地震襲擊，在宮城縣、茨城縣、栃木縣、福島縣等四縣的震度達到6~7之強烈搖晃程度，更在從北海道到九州的廣大範圍中，達到6弱~7之震度。
日本不只受到如此強烈的搖晃，地震更由海中送來「魔物」，也就是「海嘯」。當日14時49分，氣象廳對日本的太平洋沿岸全域發布大海嘯警報、海嘯警報與海嘯注意警報。其後三個小時間，高度超過6公尺的海嘯即接連襲擊東北地區的太平洋沿岸。
受到海嘯影響的不只有日本，地震發生後，夏威夷的太平洋海嘯警報中心亦對太平洋周圍的大部分地區發出警報，結果有些沿海的居民即採取避難行動。
氣象廳將此次地震命名為「平成23年 (2011年) 東北地方太平洋外海地震」。氣象廳先前發布此地震的規模為8.4，其後修正為8.8，到了13日又修正為9.0。與自1900年以後全世界發生的地震規模比起來，本次地震為歷史地震中規模第四大的地震。
到底襲擊日本的超巨大地震之構造為何呢？引起地震的「犯人」為包覆在地球表面的板塊。日本周圍存在著四個板塊，宮城縣到茨城縣的太平洋外海有「北美板塊 (大陸板塊)」，「太平洋板塊 (海洋板塊)」則沉陷在其下方。太平洋板塊每年移動約10公分，隨著太平洋板塊的潛入，北美板塊一點一點的被拖移，每年向西北西方向移動約數公分，板塊也因而逐漸歪斜。此次地震是因為歪斜程度達到臨界點，北美板塊無法承受而回彈、復原，因而錯動引發地震。因著這種原因發生的地震稱做「板塊邊界地震 (海溝型地震)」
此次地震是在離宮城縣牡鹿半島100~200公里外之太平洋板塊邊界發生大滑移之後，滑移向岩手縣外海 (即福島、茨城縣外海方向) 所引起。破裂帶之規模為長約500公里，寬約200公里之範圍，地震持續約3分鐘。推測此斷層最大的滑移量為20~30公尺。另外，北美板塊向上的回彈，更帶來海嘯，造成嚴重的災情。
二、大規模的海嘯、火災與慘重災情
此次地震造成較多死亡、失蹤人數與全毀、半毀建築物數量之區域，為東北部的宮城縣與岩手縣，因為有超過6公尺高的大海嘯襲擊東北部的沿岸地區。事實上，有些監測海嘯用的設施與其他建物同樣受到嚴重損害，所以海嘯波高未能完全確認之處也很多。只由建築物上的水痕及海嘯痕跡之調查與模擬結果，推測有些地方的海嘯高度可能超過15公尺，而且依推測，向陸上推進的海嘯速度為每秒10公尺左右，這大約相當於奧運短跑選手的奔跑速度。
到達沿岸的海嘯，淹沒了田地、捲起了泥巴，產生黑色的混濁水流，有些地方甚至將整個村落沖走。宮城縣名取市的仙台機場也因為海嘯而被淹沒。而且宮城縣氣仙沼市除了海嘯外，也發生大規模的火災。據推測，青森、岩手、秋田、山形、宮城、福島縣等，共有超過440萬戶停電 (3月11日16時)；又岩手及宮城、福島等縣，各有8萬戶、31萬戶及19萬戶停水 (3月23日23時30分時)。據4月3日的新聞報導，東北地區的死亡及失蹤人數超過2萬7,500人，房屋全毀及半毀者達到4萬8,000棟。
地震災害也波及關東地區。首都圈在地震時有發生「長週期地震動(long-period earthquake ground motion，指離震源較遠處發生週期2秒以上之慢性持續的震動)」。建築物因其形式，有不同容易搖晃的震動週期。在發生長週期地震動之情形下，高樓大廈的建築物容易搖晃，因此東京的高樓群被緩慢的震波搖得很嚴重，造成東京、茨城、栃木、群馬、琦玉、千葉、神奈川、山梨與靜岡縣東部，有404萬6,000戶停電 (3月11日15時24分時)；茨城、栃木、千葉縣，亦各有47萬戶、4萬戶及30萬戶停水 (3月23日23時30分時)。
又至3月11日15時15分，在茨城外海發生規模7.7的餘震。茨城縣有376棟住家全倒，2,156棟住家半倒；千葉縣亦發生了土壤液化現象，千葉縣有654棟住家全倒，1,521棟住家半倒。而且在千葉縣市原市之石油中心的高壓瓦斯槽發生火災，陸續延燒到周圍的石油工廠，導致引發大規模火災，燃燒了數天。
另外，地震發生當天，首都圈的交通機能大規模停頓，東日本將新幹線東北地方及首都圈之東縣鐵道、地下鐵等全部全天停駛，因而致使由學校、職場回家的人潮，失去了回家的交通工具而成為「回家難民」，溢滿街道。
三、 本次地震後的地殼變動情形
依據日本國土地理院的觀測，3月11日的東北地方太平洋外海地震致使日本列島向東南東方向移動了約5.3公尺。過去最大者約為2公尺，5.3公尺是史上最大值，觀測到的最大紀錄點位在宮城縣牡鹿半島的「牡鹿」。
日本全國約有1,200個電子基準點 (GPS連續觀測點)，紀錄著地殼變動的情形。這次地震及海嘯使得包含牡鹿在內，震源附近之電子基準點的通信狀況嚴重斷絕，然而靠著裝在電子基準點內的電池，仍得以保存地震發生當日之紀錄資訊。
平時，東日本一帶的板塊以每年數公分之速度向西北西移動著，太平洋側的地殼每年約下沉0.5公分，日本海側則每年隆起約0.5公分。牡鹿在地震發生當日向水平方向移動了約5.3公尺，垂直方向則下沉約1.2公尺。地殼變動在以牡鹿為中心之全日本各地都能觀測到，變動的大小依位置不同而異。結果因為本次的地震，日本整體形狀有稍微變寬。
地震後，東日本一帶仍繼續向東移動，這是因為地震後，震源域周邊還在繼續滑移所致 (與餘震無直接關聯)。推測這個滑動要完全停止，需要數十年的時間。
國土地理院地理地殼活動研究中心的水藤尚研究官發表說，「地震發生前數分鐘及數小時內的紀錄，並未發現明確的地震前兆。但若將資料回推，自數年前的資料開始做研究或改變研究方法，也許有可能看到某些徵兆。」
京都大學地震防災研究所的橋本教授，將本次地震依太平洋板塊的速度單純做計算，推測200年份之板塊歪斜能量已被釋出。但歪斜能量如何蓄積，為什麼觀測時沒有發現達到臨界點，且這次板塊運動的詳細結構與引發機制為何，都尚未被完全明瞭，這些問題未來必須找出答案。