JAMSTEC|海洋研究開発機構|ジャムステック

トップページ > プレスリリース > 話題の研究 謎解き解説 > 2018年9月21日報道発表

話題の研究 謎解き解説

違いの原因は、過去の海嶺軸と現在の海溝軸の成す角度

【目次】
プレート境界に“入ってくるもの”を知りたい
地震波構造探査
2つの海溝で全く違う、断層の分布と成長の度合い
違いの原因は、過去の海嶺軸と現在の海溝軸の成す角度
海洋プレートによる地球内部への水輸送

違いの原因は、過去の海嶺軸と現在の海溝軸の成す角度

日本海溝側の方が断層が発達し、水も多く流入しているというのですね。ですが、日本海溝と千島海溝では同じ太平洋プレートが同じような角度で沈み込んでいるとのこと。なぜ、そうした違いができるのでしょうか。

その原因は、アウターライズ地震断層の種類が違うことにありました。

図11を見てください。海底地形図に、地磁気の縞模様であり過去の海嶺の向きを当てたものです。


図11 過去の海嶺(赤線)と現在の海溝の走向

海嶺というと海底の裂け目であり海底が生まれるところですね。

はい、海嶺では出てきたマグマが冷え固まると海洋地殻の一部になります。地球の地磁気、S極とN極は地球史の中で時折反転するのですが、その海嶺でマグマが冷える際に、中に含まれる磁鉄鉱がその当時の地球磁場の方向を向いたまま固まります。海洋底が現在と同じ磁場方向に固まれば正の磁気異常、現在と逆の磁場方向であれば負の磁気異常。海洋地殻が海嶺軸から両側へ拡大していくとともに地球磁場の歴史が縞模様のように記録されます(図12)。この縞模様を過去の海嶺軸の向きととらえられます。


図12 地磁気の縞模様から、過去の海嶺の向きを知る

図11では過去の海嶺と現在の千島海溝の成す角度は約10度とほぼ平行です。それに対して過去の海嶺と日本海溝の成す角度は約60度と大きく斜交しています。この違いが、アウターライズ地震断層の種類の違いを作るのです。

どういうことでしょうか。

海嶺では引っ張りの力により断層ができますが(図13)、海洋地殻の拡大とともに移動していきます。次第にその断層は冷え固まるものの、力がかかると動きやすい古傷状態で残ります。


図13 海嶺でできる断層

やがてプレートが折れ曲がるとき、過去の海嶺と“ほぼ平行な”千島海溝側では、そのとき古い断層がパキパキと割れて、アウターライズ地震断層として再活動したと考えられます(図14左)。それに対して過去の海溝軸と“斜交する”日本海溝側では、プレートが古い断層に交差するように折れて、新たな断層ができたと考えられます(図14右)。


図14 異なるアウターライズ地震断層の種類のイメージ

そうして現在の千島海溝と日本海溝では、アウターライズ地震断層の種類が変わっていたのですね!

さらに解析から、1つの断層が受ける力は、千島海溝よりも日本海溝の方が3倍大きいことが判明しました。

どういうことでしょうか。

ここからは私の想像です。千島海溝側では古い断層がたくさんあるためにプレートの折れ曲がりによる力がどこでも解消できます。よって、1つの断層が受ける力は小さくなります。

それに対して日本海溝では、古い断層に交差して新しい断層ができるものの、そもそも新しい断層ができるのは大変なことなので、一度断層ができればそこに力が集中して繰り返し動くようになります。そのため断層はあまり増えず、1つの断層が受ける力が大きくなります。そうして地震活動により断層が大きく発達し、水を取り込む量も多くなったのです(図15)。


図15 海洋プレートの沈み込みと海洋プレートによる水輸送のイメージ

これまで、地磁気の縞模様と海溝が平行なところと斜交するところでは断層の種類が違うことは指摘されていました。しかし、それよって“何が変わるか”までは議論されていませんでした。そうした中で今回我々は、地震波の速度構造が変わる、つまりプレートに取り込まれる水量が変わってくることを突き止めたのです。