2021年 | プレスリリース・研究成果
巨大地震発生箇所のプレート下に異常構造を発見 ―構造異常体が巨大地震の発生に影響―
【本学研究者情報】
〇本学代表者所属・職・氏名：大学院理学研究科 地震・噴火予知研究観測センター・教授・趙 大鵬
研究室ウェブサイト
【発表のポイント】
- マグニチュード(以下、M)9.0以上の巨大地震が起った6つの地域の詳細な3次元地震波速度構造（注1）を調べた。
- 沈み込むプレート下の異常構造が巨大地震の発生に影響を及ぼしたことを初めて発見した。
- 巨大地震発生メカニズムの解明およびその震源位置と破壊範囲の予測の重要な手がかりとなる。
【概要】
M9.0以上の巨大地震の発生メカニズムについてこれまで数多くの研究が行われましたが、多くの未解明な点が残されています。東北大学大学院理学研究科附属地震・噴火予知研究観測センターの趙大鵬教授とJianke Fan博士（PD研究員、現在は中国科学院青島海洋研究所 准教授）は、地震波トモグラフィー法（注2）を用いて、これまでにM9.0以上の巨大地震が起った、日本列島を含む世界の6つの沈み込み帯の地下の詳細な3次元地震波速度構造を調べました。その結果、沈み込んでいる海洋プレート下のマントルに顕著な低速度異常体（注3）が存在することを明らかにしました。これらの低速度異常体の位置と、巨大地震の震源位置や破壊範囲に顕著な関連性が見られ、異常体の存在が巨大地震の発生や範囲に影響を及ぼしたと推測できます。本研究成果は、巨大地震発生メカニズムの解明およびその震源位置と破壊範囲の予測への重要な手がかりとなります。
本成果は、英科学誌「Nature Geoscience」に4月27日（日本時間）に論文としてオンライン掲載されました。
図１. 6つの巨大地震（M9.0)が起った地域における沈み込むプレート（スラブとも呼ぶ）下のP波速度分布（カラー）と巨大地震の地震時すべり分布（紫色のコンター線）。(a) 日本、 (b) アラスカ、(c) カムチャッカ、 (d) スマトラ、 (e) チリ、 (f) カスカディア（北米西海岸）。赤色と青色はそれぞれP波の低速度と高速度の部分で、速度異常のスケールを各地図の下に示す。★（赤星）は巨大地震（M9.0)の震央（破壊の開始点）。★（青星）はM 8.5-8.9の地震の震央。●はM 8.0-8.4の地震の震央。点線は海溝軸。赤矢印と数値は海洋プレート沈み込みの方向と速さ。JFP: Juan de Fucaプレート、NAP: 北米プレート、OP: オホーツクプレート、PP: 太平洋プレート、PSP: フィリピン海プレート、SLVA: スラブ下の低速度異常体。
【用語解説】
（注1）地震波速度構造
地震波速度とは地震波が地球の中を伝わる速さのことです。地震波には、性質の違うP波とS波があります。地震波速度は場所によって異なり、だいたい地中深くなるほど速くなります。地球の内部構造や状態を表すには幾つかの物理量（例えば、密度、温度など）を使うことができますが、現在は地震波速度の分布が最もよく用いられています。また、地震波トモグラフィー法を使って、地球内部におけるP波（あるいはS波）速度の3次元分布を推定でき、得られた結果は3次元P波（あるいはS波）速度構造と言います。地震波速度の分布から、地球内部の密度、温度、強度などに関する情報も得られるため、P波（あるいはS波）速度の空間分布を使って、地球内部構造を表します。
（注2）地震波トモグラフィー法
コンピュータで大量の地震波伝播時間のデータを処理することによって、地球内部の3次元地震波速度分布を求める方法です。その原理は医学分野のCTスキャンと同じです。周囲よりも高速度の地域を青色、低速度の地域を赤色で示します。高速度域は低温で硬い岩石、低速度域は高温で柔らかい岩石に対応します。
（注3）低速度異常体
周囲に比べて地震波速度が小さくなる部分です。高温や流体を含むなどの成因によって、周りより軽くなり、浮力で上昇できます。例えば、活火山下のマグマ溜まりは顕著な低速度異常体です。
問い合わせ先
＜研究に関すること＞
東北大学大学院理学研究科
附属地震・噴火予知研究観測センター
教授 趙 大鵬（ちょう たいほう）
E-mail：zhao*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
＜報道に関すること＞
東北大学大学院理学研究科
広報・アウトリーチ支援室
電話：022-795-6708
E-mail：sci-pr*mail.sci.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）