無人探査機「かいこう7000-II」による回収作業の様子（掘削孔から伸びる棒状の物が長期孔内温度計の上端部）
平成25年4月26日撮影


深海調査研究船「かいれい」船上に回収された長期孔内温度計
平成25年4月27日撮影

平成25年4月21日より深海調査研究船「かいれい」による研究航海を実施し、平成24年7月に地球深部探査船「ちきゅう」による研究航海「東北地方太平洋沖地震調査掘削-Ⅱ」で設置した長期孔内温度計を無人探査機「かいこう7000-II」により、4月26日夜に回収しました。また、回収した長期孔内温度計からデータを取り出したところ、断層付近を含む地層温度が計測されていることを確認しました。

この長期孔内温度計は、統合国際深海掘削計画（IODP）第343次研究航海の一環として、東北地方太平洋沖地震で海底地形が最も変動した海溝軸付近の地点の掘削孔内に設置され、大きく滑ったプレート境界断層及びその付近の地層の温度変化を約9か月間記録しています。

今後、記録されたデータの検証・解析を行い、巨大地震発生時にプレート境界断層が滑ったことで生じた摩擦熱の推定を行います。その結果を、すでに取得されている地層の物性データ等と合わせて、巨大地震発生時のプレート境界断層の摩擦特性を分析し、巨大津波を発生させた海溝軸付近でのプレート境界断層の滑りのメカニズム解明に取り組んでいく予定です。このように、海溝型地震において地震発生後早期にプレート境界断層の温度計測を実施することは世界で初めての試みです。
なお、研究成果については、論文等としてまとまった段階で公表します。

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海溝型巨大地震は、海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込む際にプレート境界断層に応力が蓄積され、それが解放されることによって発生すると考えられています。従来、応力の蓄積は沈み込みが深部まで達した領域のプレート境界断層（固着領域）で生じ、蓄積された応力の一部を短時間に解放して地震動を発生させており、沈み込み開始地点近傍である海溝軸付近では、プレート境界断層の固着が極めて小さく地震動を発生させるほどの応力は蓄積しないと考えられていました。
しかし、東北地方太平洋沖地震では、地震直後の震源域付近の海底地形と地殻構造の調査結果により、震源近傍の北米プレートが50m以上東南東へ移動したことや、地震を発生させたと推定される断層が海溝軸まで及んでいること等、従来の考え方では理解しがたい現象が確認されました。このため、「ちきゅう」により断層運動の起こった現場の掘削調査を行い、得られるコア試料や地層物性データ等を分析することによって、このような現象の発生メカニズムを解明することが求められていました。

東北地方太平洋沖地震調査掘削では、巨大地震発生メカニズム解明の手がかりとして、地震発生時に地層内の応力がどのように変化したかを調べるため、海底地形が最も変動した地点（C0019地点；水深6889.5m）において掘削同時検層を行い、北米プレート（上盤）と沈み込む太平洋プレート（下盤）の境界面を含む海底下850.5ｍまでの地層の物性データを取得しました。
得られたデータを解析して応力の作用による掘削孔壁の圧縮性破壊（ボアホールブレークアウト）を見出し、孔壁に生じたひび状の局所的な崩壊の方向や幅から、地震発生後の地層内の応力状態が北東-南西方向に伸張する応力場であることを明らかにしました。

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東北地方太平洋沖地震の震源域での掘削調査を行っていた地球深部探査船「ちきゅう」は、2012年7月16日に長期孔内温度計の設置に成功しました。
長期孔内温度計は、プレート境界断層の摩擦熱の長期変化を直接観測することで巨大地震と津波を引き起こした断層の摩擦特性を解明することを目的としたものであり、これにより、巨大津波を発生させた海溝軸付近でのプレート境界断層の滑りのメカニズム解明が期待されます。
このような、海溝型地震において地震発生後早期にプレート境界断層に到達し、現場の温度計測を実施することは世界で初めての試みとなります。
なお、長期孔内温度計は、将来に無人探査機「かいこう7000II」による回収を予定しています。

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東北地方太平洋沖地震の巨大地震と津波を引き起こしたプレート境界断層の摩擦特性の解明を目的とし、これまでの調査研究から海底面が非常に大きく変動したと推定されている宮城県牡鹿半島東方沖の海域において、海底からプレート境界に到達する海底下850.5mまでの掘削同時検層を行い、地層の物性データを取得するとともに、海底下648m～844.5mの区間で、断層を含む地質試料を採取しました。
掘削同時検層、地質試料の採取、掘削孔内における温度計測により得られたデータを総合的に解析し、巨大地震発生時のプレート境界断層の摩擦特性（断層が高速で滑ったときの摩擦熱、断層帯の岩石の化学的性質、間隙率等）を分析し、巨大津波を発生させた海溝軸付近でのプレート境界断層の滑りのメカニズム解明に取り組みます。
海溝型地震発生後早期に得られたプレート境界断層のデータに基づいて滑りのメカニズムを解明する取り組みは、世界初の試みであり、その成果は、今後発生が懸念されている東海・東南海・南海地震等の巨大地震やそれに伴う津波に対する防災・減災に資するものと考えています。
一方、プレート境界断層の摩擦熱を計測するために掘削孔内に設置予定であった温度計については、同作業に不可欠な水中テレビカメラシステムのケーブルに不具合が生じたため、設置を今夏に延期することにしました。

「東北地方太平洋沖地震調査掘削」において、掘削孔C0019Bで掘削同時検層を実施し、海面から孔底までの総ドリルパイプ長が7740m（水深6889.5m、掘削深度850.5m、水深を訂正）となりました。
このパイプ長は、科学掘削としては、1978年にアメリカのグローマ―チャレンジャー号がマリアナ海溝チャレンジャー海淵で達成した7049.5m（水深7034m、掘削深度15.5m）を超え、世界最長記録となります。

（2012年7月19日追記）
さらに、掘削孔C0019Dへの長期孔内温度計の設置において、海面から孔底までの総ドリルパイプ長が7752.31m（水深6897.5m、掘削深度854.81m）となりました。