2024年 | プレスリリース・研究成果
地球のマントル中部に地震波異方性を発見 ―地震と火山噴火の根本原因の理解に重要な手がかり―
【本学研究者情報】
〇大学院理学研究科
地震・噴火予知研究観測センター
教授 趙 大鵬（ちょう たいほう）
センターウェブサイト
【発表のポイント】
- フィリピン海の海底からの深さ700-1600 kmに顕著な地震波速度異方性（注1）を発見しました。
- マントル（注2）の中部と下部に現在のプレート沈み込みと無関係の古い異方性構造が存在します。
- マントル対流と地球深部ダイナミクスを理解する重要な手がかりとなります。
【概要】
地球内部の岩石には、地震波の伝播する方向によって速度が異なる「地震波速度異方性」という物理的な性質があります。この性質は地球内部での岩石の変形やプレート内の応力場（注3）、およびマントル対流のパターンなどを反映していると考えられます。
東北大学大学院理学研究科 地震・噴火予知研究観測センターの趙大鵬教授と中国科学院海洋研究所の範建轲(Jianke Fan)教授、李翠琳(Cuilin Li)准教授と董冬冬(Dongdong Dong)教授、及び中国科学院地質と地球物理研究所の劉麗軍(Lijun Liu)教授は、趙教授が開発した最新の地震波トモグラフィー法（注4）を用い、フィリピン海下深さ1600キロメートルまでの3次元地震波速度異方性構造を明らかにしました。これにより、マントルの中部と下部に現在のプレート沈み込みと無関係の異方性構造を発見し、約5千万年前の太平洋下部マントルフローの残り物であることがわかりました。本研究成果は、地震と火山噴火の根本原因であるマントル対流と地球深部ダイナミクスを理解する重要な手がかりになります。
本成果は、科学誌Nature Geoscienceに3月12日19時（日本時間）に論文としてオンライン掲載されました。
図1. フィリピン海プレート(Philippine Sea Plate)とその周辺地域の地形図。カラー三角は本研究で利用した地震観測点。緑三角は国際地震センターがコンパイルした定常観測点。赤三角は東京大学地震研究所が展開した海底地震観測点。紫三角は中国科学院海洋研究所が設置した海底地震観測点。鋸歯状線は海溝(trench)を表し、プレートが地球内部へ沈み込む入口である。
【用語解説】
注1. 地震波速度異方性：
ある物質において、地震波の伝播速度が地震波の伝播方向によって異なるという物理的性質です。地球内部岩石の変形、応力場およびマントル対流の方向やパターンを反映していると考えられます。
注2. マントル：
地球型惑星の内部で中心の金属核をとりまく厚い岩石層のこと。地球では厚さは約2900 kmで、地球質量の3分の2を占める。地球ではマグネシウム、ケイ素が多いカンラン石を主成分とする。
注3. 応力場：
地層にどのような力が加わっているかを示すもので、水平方向を基準にして押されていれば圧縮応力場、引っ張られていれば引張応力場といいます。応力場の変化は、プレートの運動に関係しています。特に日本のような沈み込み帯では、海洋プレートの沈み込みの方向と角度が応力場を変化させると考えられています。
注4. 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などのデータを処理することによって、地球内部の3次元地震波速度および異方性の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。
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
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）
Email：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
Email：sci-pr*mail.sci.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
