芦 寿一郎
兼務准教授
大学院新領域創成科学研究科
准教授

専門:海洋地質学

1)海底活断層の分布調査

 海底活断層の分布は,付加プリズムの成長,流体湧出,津波・地震の防災を考える上で最も基本的な情報です.南海トラフの活断層の分布を海底地形,反斜法地震探査断面,サイドスキャンソナー画像,潜水艇による海底観察に基づいて調べています.

図1 南海トラフ海域の海底活断層の分布図(左)と海底音響画像(右)
南海トラフの陸側斜面前縁に活断層が集中して発達しますが,これらは剥ぎ取り作用にともなう変形です.IZANAGIサイドスキャンソナーによる海底音響画像では付加プリズム先端部の逆断層の活動による畝状の構造が明瞭に捉えられています.
2)堆積物を用いた地震履歴の解明

 海溝型巨大地震の履歴は古文書や遺跡,陸上の堆積記録をもとに推定されていますが,主な地震発生域である海域の情報を用いることで空間的な高精度化が期待できます.海域での地震履歴の推定には,地震動で生じた混濁流起源の堆積層(地震性タービダイト)の分布と年代を用いる手法があります(図2).また,地震動による地層の変形の分布や断層面を境とした地層のズレの時期と量から断層の活動履歴を知る方法があります.しかし,研究対象が深海域であるため,船舶による音波探査では高解像の地下構造を得ることは困難で,また研究に最適な地点からの試料採取も簡単ではありません.そこで無人探査機に搭載した音波探査装置とカメラで海底および海底下を探査しながらピンポイントで試料を採取して地震・断層活動の履歴を調べています.

図2 地震・断層活動の履歴を調べる手法の模式図.地震動によって堆積・変形した地層や,断層による地層の変位から,地震の履歴や断層の活動履歴を調べています(左図).深海底をターゲットとしているため地下構造探査・海底観察・試料採取には無人探査機NSSを用いています(右図).

3)メタンハイドレートBSRを用いた流体ガス移動と温度構造の推定

 メタンハイドレートは炭化水素の循環・温室効果ガス排出・海底斜面の安定性を考える上で重要です.さらに,メタンハイドレートを含む地層とその下のフリーガス層の境界に出現する地震探査断面上のBSR(海底疑似反射面)は,地温勾配やガス移動過程の推定に用いることができます.南海トラフ付加プリズムと前弧海盆におけるBSRの分布を調べ,熱流量とメタンガスの集積過程を推定しています.

図3 反射法地震探査断面に出現するメタンハイドレートBSR(左図)と
BSRの深度から推定した南海トラフの
熱流量の分布(右図)

4)冷湧水の分布と起源から推定するプレート沈み込み帯の流体循環

 沈み込み帯の海底湧水(冷湧水)はプレート運動と深く関係していると考えられています.流体排出経路に関連した海底下の地質構造は,冷湧水の分布とその化学組成から推定することができます.南海トラフにおいて,メタン湧出に伴う化学合成生物群集の分布調査を潜水艇や無人探査機を用いて調査しています.これまでの研究では,ほとんどの冷湧水が海底活断層か泥火山に分布していることが分かっています

図4 南海トラフの活断層と冷湧水の分布



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