Home広岛大学大学院理学研究科地球惑星システム学
准教授 片山郁夫（かたやま いくお）
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平成２４年８月３０日
国 立 大 学 法 人 広 島 大 学
独立行政法人海洋研究开発机构
プレート境界で発生する「ゆっくり地震」は岩石中の浸透率の违いにより発生することを証明！
1. 概要
広岛大学大学院理学研究科の片山郁夫准教授らの研究グループは、海洋研究开発机构高知コア研究所の协力を得て行った、室内での岩石透水実験と数値计算の结果をもとに、プレート境界で発生する“ゆっくり地震”の原因は地下での透水性（浸透率）の违いにあるとの新たな説を証明し、提唱しました。ゆっくり地震は通常の地震の準备段阶で発生すると考えられていることから、ゆっくり地震の発生と水のかかわり合いを明らかにすることは、プレート境界で発生する海沟型地震の発生予测につながると期待されます。
この成果は、Nature Geoscienceに掲載され、９月３日午前2時付け（日本時間）のオンライン版で先行公開されます。
论文タイトル： Episodic tremor and slow-slip potentially linked to permeability contrasts at the Moho
著 者 名： 片山郁夫（責任著者）１、寺田竜也１、岡崎啓史１、谷川亘２
所 属： １広島大学、２海洋研究開発機構
2. 経緯
海のプレートが陆のプレートの下に滑り込むプレート境界では海沟型地震が発生しますが、これらの震源よりやや深い领域では、“ゆっくり地震”（＊１）という通常の地震よりもゆっくりとすべる地震が报告されています（図１）。このゆっくり地震はプレート境界に存在する水により诱発されると考えられていますが、ゆっくり地震の発生领域に水がどのようにして溜まるかは不明なままでした。
当研究チームは、深さ约３０办尘のモホ面（＊２）付近でゆっくり地震が発生することに注目し、岩石种が変化することで透水性（浸透率）が异なり水を溜める仕组みになっているとの仮説をたて、室内実験と数値计算を组み合わせて実証しました。
3. 研究成果
地球内部では、岩石のすき间を経路に水が移动しています。岩石中での水の流れやすさは浸透率で表されるため、我々の研究グループではプレート境界に存在する岩石の浸透率を実験室で系统的に测定しました。その结果、モホ面を境に、深部（マントル）に存在する蛇纹岩は水を比较的通しやすい（浸透率が高い）のに対し、浅部（地殻）に存在するはんれい岩は水を通しにくい性质を持つことが分かりました（図２）。このことから、プレート境界を上方に移动してきた水は、モホ面で难透水层であるはんれい岩にぶつかり水の移动が妨げられると考えられます（図３）。地下浅部でも同様の构造がみられ、油田では难透水层の下に流体（石油）が埋蔵されています。水がプレート境界に溜まると间隙水圧が上昇するため、微小地震を诱発することにつながります（＊３）。今回の実験结果をもとに、数値モデリングによって间隙水圧の変化を计算したところ、间隙水圧がモホ面近傍で局所的に上昇しゆっくり地震を引き起こしやすい环境にあることが分かりました（図２）。
4. 今後の展望
今回の研究成果は、ゆっくり地震が発生する领域に水が溜まる仕组みを明らかにしたことになりますが、巨大地震を含む通常の海沟型地震でも、水の存在と地震発生が密接に関わっていると考えられています。このことから、プレート境界での水の动きをとらえることが、地震発生の予测につながると期待されます。今后は、地震波速度构造探査などにより、プレート境界での水の分布を详しく调べ、水の観点からどのような领域で地震が起きやすいかを评価することが求められます。
用语解説
＊１）ゆっくり地震
近年、日本をはじめとする高感度地震観测网や微小地震连続観测により、プレート境界深部において、通常の地震よりもゆっくりとした周期をもつ“ゆっくり地震”が报告されています。これらは、深部低周波微动やスロースリップを含み、断层が数时间から时には数ヶ月かけて动く现象です。これらのゆっくり地震は、巨大地震の想定発生领域を縁取るように分布することから、海沟型地震の準备段阶における现象をみているとも考えられています。
＊２）モホ面
地球内部は地殻?マントル?核という层构造をしており、モホ面は地殻とマントルの境界にあたり、岩石种が変化します。地殻は主にはんれい岩、マントルはかんらん岩（含水化している场合は蛇纹岩）から构成されます。
＊３）水と地震の関係
岩石の摩擦强度は、垂直応力とともに増加する倾向が知られています（クーロンの摩擦法则）。しかし、地下で水が存在する场合、水は岩盘中のすき间を押し広げようとするため、断层面にかかる垂直応力を下げ、すべりを诱発する働きを持ちます。たとえば、米国のデンバーでは、化学廃液を地下に注入したところ、周辺地域で微小地震が频発した例が报告されています。ダムの贮水によって地震や地すべりが诱発された例も报告されています。
図1：西南日本におけるゆっくり地震の分布（小原2007）。灰色の线は，南海?东南海地震の想定震源领域を表す。
図２：岩石透水実験と数値モデリングの结果。(a) モホ面より浅部に存在するはんれい岩は，蛇紋岩より２桁ほど浸透率が低いため，難透水層として働く。 (b) 数値計算の結果，モホ面近傍で間隙水圧が上昇し，微小地震を引き起こしやすい環境にある。
図３：ゆっくり地震の発生领域とプレート境界での水循环に関する模式図。（补）ゆっくり地震は通常の海沟型地震より深部で発生し，モホ面近傍に集中する。（产）海洋プレートから放出される水はプレート境界上を浮力のため上方へ移动するが，モホ面では难透水层であるはんれい岩により水がせき止められ，间隙水圧が上昇する。
引用论文：小原一成（2007）スロー地震と水，地学雑誌，116(1)，114-132
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