沈み込み帯の海底活断層の研究


従来にない高精度でプレート沈み込み帯の地形・地下構造を探査し、断層変形と地すべりの形態を把握するとともに、ピンポイントでの表層採泥を多点で行っています。これにより掘削で得られた深度方向のみの情報を面的に広げ、断層の変位・活動履歴の解明を目指しています。また、断層に沿った海底湧水の変動観測を行い、地下で発生する諸現象の把握を試みています。

無人探査装置NSS


活断層の活動履歴を調べる様々な方法


熊野沖の海底表層で捉えた巨大分岐断層

   
海底表層の活断層の研究に加え、「ちきゅう」などの深海掘削船で採取された海底下深部の断層の研究も行っています。また、並行して陸上付加体に露出した過去の沈み込み帯の断層の野外地質調査を進めています。フィールドはアラスカ、四国・九州(四万十帯)、中部地方(美濃帯)などです。採取されたサンプルの物性測定・鉱物解析・化学分析などから、付加体の断層運動と流体移動・物質循環のリンクを探っています。


ドローンを用いての露頭空撮と地質図作成(美濃帯)


地球深部探査船「ちきゅう」で採取した海洋地殻物質のコア試料

 


地震時流体移動を記録する延岡衝上断層の鉱物脈


アラスカ州コディアク付加体の野外地質調査



日本海溝に沈み込む海洋地殻と遠洋性堆積物の反射断面および解釈図
(反射断面図:JAMSTEC中村恭之氏提供)

 

 


南海トラフ津波地震を巨大化する新たな仕組みの解明


 本研究のポイント

1.南海トラフ沈み込み帯の浅部プレート境界断層(デコルマ)内部に存在する流体の分布が異なることが明らかになった。
2.デコルマの異なる流体分布とそれに伴う間隙水圧の変化は南海トラフの津波地震を巨大化する可能性がある。
3.この成果は、南海トラフ巨大地震・津波発生モデルの構築や、防災・減災対策に貢献するものである。

 研究内容の概要

 2011年の東北地方太平洋沖地震と津波災害以降、西南日本の南海トラフにおいてもデコルマの地震性滑りによる大津波の発生が懸念されている。しかしながら、南海トラフ津波地震の発生に重要な役割を果たすとされているデコルマの実態と挙動はほとんど分かっていない。  研究グループは、南海トラフの反射法探査データを調べ、南海トラフの西部から東部にかけてデコルマの反射極性が負と正を繰り返していること(図1)を発見した。この結果に深海掘削データを加えた詳しい分析で、デコルマの内部に存在する流体の分布が異なることが明らかになった。デコルマの異なる流体分布とそれに伴う間隙水圧の変化は南海トラフの津波波源域を大きく拡大する可能性があり、流体が津波地震の巨大化を招く新たな仕組みとして示唆される。

 

 

図1 南海トラフの反射法探査測線(灰色)

測線2と5の反射法探査断面図(黄色)は、図3と図4にそれぞれ示す。負と正の反射極性を持つデコルマは、それぞれ青線と赤線で示す。反射極性により、南海トラフのデコルマ発達域は5つの異なる領域に区分できる:❶四国沖A領域(負)、❷紀伊水道沖B領域(正)、❸潮岬沖C領域(負)、❹熊野沖D領域(正)、❺熊野沖東部E領域(負)。

図2 津波地震において津波波源域が巨大化する仕組みの概念図

低間隙水圧のデコルマ域で津波地震の初期破壊が起こった場合、その地震性滑りがほぼ同時に周辺の高間隙水圧のデコルマ域へ伝播することで、津波の規模が更に大きくなる。


図3 流体に富むデコルマを示す反射法探査断面図の例 (測線2)

デコルマ(青点線)を境界面として海洋性地殻が南海トラフ付加体の下面に沈み込んでいる。(図右上)デコルマと海底面の反射波を拡大して表示。海底面(赤-黒-赤)に比べ、デコルマ(黒-赤-黒)は負の反射極性を示す。

 

図4 流体に乏しいデコルマを示す反射法探査断面図の例(測線5)

デコルマ(青点線)を境界面として海洋性地殻が南海トラフ付加体の下面に沈み込んでいる。(図右上)デコルマと海底面の反射波を拡大して表示。海底面(赤-黒-赤)に比べ、デコルマ(赤-黒-赤)は正の反射極性を示す。