東北地方太平洋沖には、北米プレートと太平洋プレートの境目である日本海溝があります。ここでは、北米プレートの下にしずみこむ太平洋プレートにより、北米プレートが引きこまれ、ゆがみがためられています（図1）。そのゆがみが限界に達すると、北米プレートは元にもどろうとはね上がり、断層が一気にすべって地震と津波を引き起こします。

けれどこれまでは、プレートの境目でも海溝近く、つまり太平洋プレートのしずみ始めでは、断層の大きなすべりは起きないと考えられてきました（図2）。プレート同士のくっつきが弱いため、常（つね）にずるずるとすべりひずみはたまらないとされていたためです。

ところが2011年東北地方太平洋沖地震により、この考えがくつがえされました。日本海溝近くのプレートの境目で断層がすべり、北米プレートが約50m移動したほか、日本海溝の近くで大きな地殻変動があったのです。

どの断層がどのようにすべって、こうした地殻変動を？　そこで小平 秀一 博士が、断層そのものの特定に挑（いど）みました。

断層を特定するには、海底下の構造を調べなければなりません。その方法には、人工の地震波（じしんは）を使って海底下のレントゲン写真を撮る「反射法地震探査（はんしゃほうじしんたんさ）」が有効（ゆうこう）です（図3）。

まず、深海調査研究船「かいれい」のエアガンから海底に向けて人工の地震波を発します。地震波は海と海底下を進みますが、海底や海底下の地層（ちそう）の境目ではね返ります。この反射波（はんしゃは）を海面のハイドロフォン・ストリーマーケーブルでとらえ、はね返り方を解析（かいせき）して海底下の構造を調べるのです。

調査は2011年3月と10月に行い（図4）、解析したデータを1999年のデータと比べました。

反射法地震探査システムにより、震源域（しんげんいき）の海底下の構造をとらえることに成功しました（図5）。

1999年に行った調査のデータと比べたところ、太平洋プレートと北米プレートの境目をすべり面として、断層が日本海溝に達しているのを確認（かくにん）しました（図6）。

北米プレートが50m動いたことにより、太平洋プレート上の堆積物（たいせきぶつ）に押（お）す力がかかりました（図7）。これが堆積物を引きはがしながら、いくつもの断層に分かれながら日本海溝に向かって進み、海底につきぬけて止まったと考えられます。堆積物はめくれたように分断されていました。

地震により変形した海底下の構造をとらえたのは、世界でも初めてです。

こうした断層は、日本海溝に沿（そ）ってもっと広がっているかもしれません。今後、同じ方法の調査を日本海溝の他の場所でも行って、地震のメカニズムについてさらに追及（ついきゅう）していく予定です。