「地震」の「じ」は、「ち」が濁ったものではありません。「じ」という、「地」の「もう一つの音読み」です。

「いなずま」は語源はともかく、現代日本語の認識ではこれ全体で一つの単語であり、従って連濁には当たりません。ちなみに「稲妻」は当て字です。

「町中」の「じゅう」は、「ちゅう」の連濁ではなく、やはり「中」という字の「もう一つの音読み」です。国語辞典を引いて頂ければ分かりますが、「ちゅう」と読むときと「じゅう」と読むときとでは、微妙に意味が異なります。

> 本当に連濁なら「ぢゅう」と書かないといけません

いいえ。現代仮名遣いでは、「町中」は最初の回答者が示された「３．一般的には二語に分解しにくい」に該当し、連濁であるにもかかわらず「ぢ」ではなく「じ」が原則となります。「稲妻」も同様です。

「まちぢゅう」が「まちじゅう」になったり「いなづま」が「いなずま」になったりするのは現代仮名遣い表記における規則によるものです。
注意しなければいけないのは、始めに「まちじゅう」「いなずま」というかな表記があってそれに「町中」「稲妻」という漢字が当てられているのではなくて、「町中」「稲妻」という言葉が先にあってそれを現代仮名遣いでは「まちじゅう」「いなずま」と表記することになっているということです。
tabide さんは「「稲妻」は当て字です」とおっしゃいましたが、これは全く考え方が逆で、いうなれば現代仮名遣いの「いなずま」が《当て仮名》なのです。

#2です。

ちゅう【中】
http://dic.yahoo.co.jp/bin/dsearch?index=11992500&p=%C3%E6&dtype=0&stype=1&dname=0na&pagenum=1
じゅう〔ヂユウ〕【中】
http://dic.yahoo.co.jp/bin/dsearch?index=08570500&p=%C3%E6&dname=0na&dtype=0&stype=1&pagenum=1

語源がどうであれ、現代日本語では完全に別語であり、意味も異なります。
本当に連濁なら「ぢゅう」と書かないといけませんが、そうではないため「じゅう」になります。

「稲妻」も然り。だから「語源はともかく」と書きました。
たとえ語源が「いな」＋「つま」でも、現代日本語では「いなずま」で1語。切り離せません。

これらは、現代日本語における単語認識が語源と必ずしも一致しない典型例です。

「中」に「じゅう」なる音読みはありません。「町中」の「じゅう」は「ちゅう」が濁ったものです。ただし、現代仮名遣いでは、このような場合は「ぢ」を「じ」と書くのが原則になっているので、結果として「じゅう」という別な読み方があるように見えます。

また、「稲妻」は「稲夫」の「夫」が「妻」に置き換わったもので、単純に当て字とは言い切れません。
語源的にはこの「づ」はれっきとした連濁です。
http://dictionary.goo.ne.jp/search.php?MT=%B0%F0%BA%CA&kind=jn

１９８６年に策定された「現代仮名遣い」で、以下のように定められています。

１．同音の連呼によって生じた
２．二語の連合によって生じた
－－モノは「ぢ」「づ」
＜例＞縮む（１）、鼓（１）、三日月（２）、手綱（２）－－など。

３．一般的には二語に分解しにくい
－－モノは「じ」「ず」が本則。「ぢ」「づ」でもＯＫ。
＜例＞地震、頷く（うなずく／うなづく）

文化庁「国語施策情報システム」検索画面
http://www.bunka.go.jp/kokugo/frame.asp?tm=20051208195246

http://www.konan-wu.ac.jp/~kikuchi/kanji/dukai.html

ご参考まで。