高圧流体が引き起こすプレート境界断層の破壊 ―スロー地震発生メカニズム解明への新たな手がかり―

沈み込み帯で発生する「スロー地震^※1 」は、通常の地震と異なり、数日から数ヶ月という長い時間をかけて断層が滑る現象です。こうしたスロー地震の発生には、従来の地震とは異なるメカニズムが関与していると考えられていますが、その詳細については明らかになっていませんでした。

静岡大学理学部の平内健一准教授、同大学大学院総合科学技術研究科の永田有里奈（研究当時）、広島大学大学院先進理工系科学研究科の岡崎啓史准教授（研究当時：海洋研究開発機構・研究員）らの研究グループは、西南日本の沈み込み帯で頻繁に観測されているスロー地震の一種「Episodic Tremor and Slip (ETS)」に注目し、その仕組みを明らかにするため、室内実験および野外調査による研究を実施しました。

研究グループは、ETSの発生が深さ約30 kmのプレート境界断層付近に存在する蛇紋岩^※2 と、そこに供給される高圧状態の流体と密接な関係があることに着目しました。実験では、圧力容器内にこの環境を再現し、蛇紋岩が高い流体圧を受けると、多数の破壊面がネットワーク状に広がる「fault-fracture mesh構造^※3」を形成することを明らかにしました。また、四国の三波川帯に露出する蛇紋岩体の地質調査からも、実験と同じくfault-fracture mesh構造が繰り返し形成されていたことを確認しました。さらに、流体から新たに蛇紋石が析出し、破壊によりできた隙間を埋めていました。この現象は、「断層バルブ挙動^※4」と呼ばれるもので、スロー地震の周期性を説明する重要な地質学的証拠となります。

本研究の成果は、ETSが蛇紋岩の断層バルブ挙動によって周期的に発生するという仮説を初めて実験的かつ地質学的に裏付けました。この成果により、スロー地震の発生メカニズム解明が進展し、将来的にスロー地震の予測向上や地震防災対策への活用が期待されます。

本研究成果は、Springer Nature社の発行する英国科学雑誌「Communications Earth & Environment」に2025年3月5日に掲載されました。

図. 蛇紋岩中に発達するfault-fracture mesh構造。(A)実験後の試料の電子顕微鏡写真。(B)四国三波川帯・富郷蛇紋岩帯の露頭写真。(C) fault-fracture mesh構造形成時の応力場を表した図。σ₁：最大主応力軸、σ₃：最大主応力軸。

詳細は 静岡大学のサイトをご覧ください。