3.5.9 ニュージーランド北島ヒクランギ沈み込み帯の研究

 オーストラリア・プレート上にあるニュージーランド北島の下には,東から太平洋プレートが沈み込むことによって, ヒクランギ沈み込み帯が形成されている.特にこの地域は,関東地方と類似して陸域下での浅い沈み込みが進行し,プレート境界の物理特性とその挙動を明らかにする上で格好の地域である.海底資源の調査のため,およそ10 km間隔でひかれた海溝軸に直交した測線で人工震源を用いた地震波構造調査も行われており,海域下のプレート境界の形状も詳細に把握されている.2009年以来,当センターでは,ニュージーランドGNS Science,ビクトリア大学ウェリントン校及び南カリフォルニア大学と国際共同観測研究を実施してきた. 海陸統合制御震源地震探査からは,北島下に沈み込む地殻の厚い(~12 km)ヒクランギ海台やプレートの沈み込み形状の構造が明らかになった.また,散乱波を用いた解析によって,プレート上盤側のワイララパ断層のイメージングに成功した.

 2014年5月から2015年6月にかけて,ヒクランギ沈み込み帯北部においておよそ2年間隔で周期的に発生するスロースリップを観測することを目的として,日・NZ・米の国際協力による大規模な海域地球物理観測を行った.本海域では,人工震源地震波構造調査によって,沈み込んだ海山や,その沈み込み前方に見られるプレート境界からの反射強度が強い場所,すなわち水の含有量が大きいと考えられる領域が確認されている.本観測では,地震研究所から海底地震計5台,海底圧力計3台,東北大学・京都大学から海底圧力計4台,海洋研究開発機構から海底電位差磁力計3台,コロンビア大学から海底地震・圧力計10台,海底圧力計5台,テキサス大学から海底圧力計5台の総計35台の海底観測機器を使用した.観測期間中の2014年9~10月には,2000年ころから整備された陸上GPS観測網によって捉えられたスロースリップとして,2番目に規模の大きなスロースリップが本海底観測網内で発生し,これによる地震活動,海底地殻変動などを観測するのに成功した.海底圧力計のデータを用いて海域における断層すべり分布を詳細に求めた結果,断層すべりは沈み込んだ海山を避けるように分布していること,断層すべりの一部は海溝軸近傍まで達していることが初めて明らかとなった.さらに海底地震計の解析から,海域下において初めて微動の発生が確認された.この微動活動について詳しく調べてみると,スロースリップにおけるプレート境界面上の断層すべり運動が終了するころになって沈み込んだ海山周辺域に限って活動を開始し,その後およそ3週間にわたって連続的に発生していることがわかった.現在も国際協力のもとで,地震活動に関する解析が進行中である.

 2017年11月には,ヒクランギ沈み込み帯全域にわたる構造を調べるため,海域には海底地震計を設置し,北島全長に渡るヒクランギトラフに沿った測線,それに平行なトラフ軸海側の測線,さらにはヒクランギトラフに直交する北島北部,南部の2測線において,エアガン発震を行った.現在,本調査について解析を進めているところである.また,陸域には,タウポ背弧リフト帯の地震波速度構造,反射面分布を高分解能で得るために,ニュージーランドの GNS Science、Victoria University of Wellington,アメリカのTulane Universityと共同で,Plenty湾岸に臨時地震観測点を約2㎞間隔で25台設置し,エアガン発震及び自然地震の観測を実施した.取得したエアガン発震記録からは,初動到達後に,深部地殻からの反射波と考えられるイベントが確認できる.そこで,NMO補正を適応し,CMP時間断面図を作成したところ,往復走時7秒付近(深さ約20㎞相当)に顕著な反射面が確認でき,さらに深部にも反射イベントが確認できた.過去に北島で得られている探査結果(Stern and Benson, 2011)と比較すると,これらはモホ面やマントル内の反射イベントと考えられる.今後,さらに詳細なイメージングを得るための解析を実施する予定である.