中尾篤史⁽¹⁾・岩森光^(1,2,3)・中久喜伴益⁽⁴⁾・鈴木雄治郎⁽¹⁾・中村仁美^(2,3,5,6)

⁽¹⁾東大地震研　⁽²⁾海洋研究開発機構　⁽³⁾東工大理　⁽⁴⁾広島大理⁽⁵⁾産総研 ⁽⁶⁾千葉工業大

Geophysical Research Letters, 45 , 5336-5343 (2018)

https://doi.org/10.1029/2017GL076953

地球表面は、プレートと呼ばれる、水平運動をする数十枚の岩盤で覆われています。日本列島のようにプレート同士が重なりあう地域では、一方が地球深部へと沈み込み、もう片方はそれに乗り上げます。プレートの沈み込みは、火山・地震活動や地殻変動などの様々な地学現象の要因であるため、その挙動を理解することが重要です。特に、水を含んだプレートが沈み込むことで、どのような経路で地球深部に水が運ばれ、岩石の強度・密度を下げるのか、その結果、どのようなプレートの動きや周囲のマントルの流れが生まれるのかを解明する必要があります。そこで本研究では、2次元流体力学シミュレーションによって、水を含んだプレートによる地球内部への水の運搬・プレート運動・マントルの流れを同時に計算し、沈み込みにおける水の影響を調べました。

沈み込むプレートの上面に水を含む領域を仮定し、その厚さを変えたシミュレーションを行いました。図1のカラーコンターは輸送される水の量を示しており、水がプレートとともに地球内部に運ばれ、その一部が脱水反応にともなって周囲のマントルや乗り上げるプレートに移動していることが分かります。含水領域の厚さが27.5 kmの場合には（図1a）、プレートは急勾配で沈み込み、下部マントル（660 km以深）まで到達します。一方、含水領域の厚さが15 kmの場合には（図1b）、前者に比べプレート中に含まれる水が少ない（軽い領域が小さい）ため、プレートの平均密度が大きくなり、沈み込み速度が増大します。この場合、プレートの自重によって、乗り上げるプレートの加水（弱化）領域（水色コンター部分）が強く引き伸ばされます。その結果、沈み込み地点（図1bの矢印）が後方（図の左側）に移動することで沈み込み角度が緩くなり、上部/下部マントル境界付近 (地下660 km) にプレートが滞留します。地震波・GPS等の観測データに基づくと、東北日本の沈み込みがこれに当たると考えられます。

以上のように、本研究によって、プレートに含まれる水の量が沈み込んだ後のプレート形状やマントルの流れを支配する要因のひとつであることを初めて明らかにしました。水の影響を考慮することにより、東北日本を含む様々な沈み込み様式の違いを説明できる可能性があります。

加納将行^(1、2)、麻生尚文^(3、4)、松澤孝紀⁽⁵⁾、井出哲⁽³⁾、案浦理⁽⁶⁾、新井隆太⁽⁷⁾、馬場慧⁽¹⁾、Michael Bostock⁽⁸⁾、Kevin Chao⁽⁹⁾、日置幸介⁽¹⁰⁾、板場智史⁽¹¹⁾、伊藤喜宏⁽¹²⁾、鎌谷紀子⁽⁶⁾、前田拓人^(1、13)、Julie Maury⁽¹⁴⁾、中村衛⁽¹⁵⁾、西村卓也⁽¹²⁾、尾鼻浩一郎⁽⁷⁾、太田和晃⁽¹²⁾、Natalia Poiata^(16、17)、Baptiste Rousset⁽¹⁸⁾、杉岡裕子⁽¹⁹⁾、高木涼太⁽²⁰⁾、高橋努⁽⁷⁾、竹尾明子⁽¹⁾、Yoko Tu⁽¹⁰⁾、内田直希⁽²⁰⁾、山下裕亮⁽¹²⁾、小原一成⁽¹⁾

⁽¹⁾東大地震研　⁽²⁾現、東北大理　⁽³⁾東大理　⁽⁴⁾現、東工大理　⁽⁵⁾防災科研　⁽⁶⁾気象庁　⁽⁷⁾海洋研究開発機構　⁽⁸⁾University of British Columbia、 Canada　⁽⁹⁾Northwestern University、 USA　⁽¹⁰⁾北大理　⁽¹¹⁾産総研　⁽¹²⁾京大防災研　⁽¹³⁾現、弘前大理工　⁽¹⁴⁾BRGM　⁽¹⁵⁾琉球大理　⁽¹⁶⁾National Institute for Earth Physics、 Romania　⁽¹⁷⁾IPGP、 France、⁽¹⁸⁾University of California、 Berkeley、 USA、⁽¹⁹⁾神戸大理、⁽²⁰⁾東北大予知センター

Seismological Research Letters, 89 (4), 1566-1575, https://doi.org/10.1785/0220180021.

近年の地震・測地観測網の発展により、世界各地の沈み込み帯を中心に、同規模の通常の地震に比べて断層がゆっくりと滑るスロー地震が発見されています（例えばObara and Kato, 2016）。スロー地震の発生領域が、高速破壊（通常の地震）を引き起こす領域に隣接していることから、スロー地震の発生は巨大地震の準備過程に関連している可能性があります。そのため、スロー地震の発生様式・発生原理・発生環境を解明することは、低速すべりから高速破壊までを含めた沈み込み帯の断層すべり現象の統一的な理解に向けて重要です。

スロー地震は、低周波微動・低周波地震・超低周波地震・スロースリップイベントといった数Hzから数年にわたる幅広い時定数を有する複数種類の現象から構成され、これまで多数の研究機関や研究者が様々な手法を用いて検出してきました。検出されたスロー地震の情報は、個々の研究機関・研究者が論文やウェブサイト（Interactive Tremor Map, Wech, 2010； World Tremor Database, Idehara et al., 2014）などを通して、独自のフォーマットを用いて公開されています。しかしながら、これらのスロー地震の活動を調べたり、他の結果と比較したりする際に、様々な場所に存在するスロー地震の情報を収集し、様々なフォーマットを揃えるといった作業には労力を要します。こうした標準化されていない情報利用の煩雑さを軽減し、多岐にわたるスロー地震カタログを扱いやすくすることを目的に、“Slow Earthquake Database”（http://www-solid.eps.s.u-tokyo.ac.jp/~sloweq/）を構築し2017年12月に公開しました。本論文はSlow Earthquake Databaseの概要とコンテンツ、今後の課題についてまとめたものです。

Slow Earthquake Databaseは主に二つの機能を有します。第一に、それぞれ独自に作成されてきた多数のスロー地震カタログを収集し、同一のGoogleマップ上で複数のスロー地震情報の可視化を行います（図1）。ある期間に発生した種々のスロー地震を同時に地図上に表示することで、スロー地震間の空間的な関係や、地域間でのスロー地震活動の比較、カタログ間の比較が可能となります。第二に、収集したスロー地震カタログを共通のフォーマットに変換し、単一のウェブサイトから複数のカタログを同一のフォーマットで取得できます。加えて、原著論文や解析期間などの個々のカタログに関する情報に統合的にアクセスすることができます。

Slow Earthquake Databaseでは、2017年12月の公開当初29種類のスロー地震カタログを公開しましたが、2018年6月現在43種類にまで増加しました。今後も多くの国内外の研究者の協力の下、更なるスロー地震カタログの追加を予定しており、本データベースがスロー地震カタログの国際的な標準化について主導的な役割を担うことが期待されます。また、スロー地震に関する標準化された情報を提供することで、これまで蓄積された成果が利用しやすくなるだけでなく、多分野の研究者のスロー地震研究への参画を容易にし、分野間の連携研究を通して、スロー地震を含む沈み込み帯のダイナミクスの更なる解明に貢献することが期待されます。