Kiyoshi Baba @ Earthquake Research Institute, The University of Tokyo

プレート境界やホットスポットなどのテクトニックな活動地域から離れた「ふつう」の海洋マントルの構造を、地震・電磁気観測により調べることで、プレートテクトニクスやマントル遷移層の根幹問題を明らかにしようとする研究計画です（プロジェクトホームページ）。
2010年からの6年間に7度の航海を実施し、北西太平洋シャツキーライズの北西域（Area A）と南東域（Area B）の2海域の合計25の電磁気観測点に、のべ35台のOBEMと4台のEFOS（長基線地球電場観測装置）を設置しました。この間、東日本太平洋沖地震があり、航海計画の大幅な変更を余儀なくされたりもしましたが、津波によって誘導された電磁場をOBEMで観測するなどの副次的な研究成果も出ました(Zhang et al., 2014a; b)。

上部マントルの電気伝導度構造は、典型的な3層構造（比較的高電気伝導度の海洋地殻、非常に低電気伝導度の海洋リソスフェア、高電気伝導度の海洋アセノスフェア）ですが、低電気伝導度層の厚さは、両海域で有意に異なりました。海洋底年代の差はほんの10Ma程度であり、一般的な年代に伴うリソスフェアの冷却モデルによる温度構造の違いはほとんどないことが期待されます。またより海溝に近い他の2海域（Area C, Area D）と比べても有意な差があることから、北西太平洋域のマントルは、「ふつう」とひとくくりできるものではなく、多様性があることがわかりました(Baba et al., 2013; 2017; Utada & Baba, 2014)。
電気伝導度の異方性についても、かつての海洋底拡大の方向や、現在のプレート運動方向とは異なる方向に高電気伝導度の軸がある可能性が示唆されました。この点からも従来考えられていたような単純な構造では説明が難しいことがわかりました(Matsuno et al., 2020)。
一方、マントル遷移層の電気伝導度については、北太平洋域の平均的な構造として得られていた値とほぼ等しく（”ふつう”といってもよい）、沈み込み帯の下の遷移層と比べると水に乏しいことがわかりました(Matsuno et al., 2017)。

2015年航海 - OBEM・EFOSの回収、海底地形・重磁力調査

期　間：　9月9日～9月19日 （11日間）
出港地：　JAMSTEC岸壁 （横須賀）
入港地：　宮古港
観測船：　かいれい （JAMSTEC）　KR15-14
※私は非乗船でした。

 

2014年航海 - OBEMの設置・回収、EFOS・BBOBS・BBOBS-NXの回収、海底地形・重磁力調査

期　間：　9月9日～10月2日 （24日間）
出港地：　仙台港
入港地：　JAMSTEC岸壁 （横須賀）
観測船：　かいれい （JAMSTEC）　KR14-10

無人潜水艇かいこう7000IIによる、海底のEFOS記録部の回収作業。かいこうのロボットアームがEFOS記録部のロープをつかんで持ち上げようとしている。

 

2014年航海 - OBEM・BBOBSの設置・回収、発破による人工地震探査

期　間：　5月30日～6月14日 （16日間）
出港地：　鹿島港
入港地：　久里浜港
観測船：　かいゆう （OOC）

 

2013年航海 - OBEM・BBOBSの設置・回収

期　間：　8月19日～9月9日 （22日間）
出港地：　横須賀新港
入港地：　横須賀新港
観測船：　かいゆう （OOC）

虹の架かる中、BBOBSを投入。

 

2012年航海 - OBEM・EFOS・BBOBS・BBOBS-NXの設置・回収、海底地形・重磁力調査

期　間：　8月17日～9月5日 （20日間）
出港地：　仙台港
入港地：　JAMSTEC岸壁 （横須賀）
観測船：　かいれい （JAMSTEC）　KR12-14

かいれい格納庫での投入準備の様子。手前からEFOS、OBEM、BBOBX-NX、かいこう7000II。

 

2011年航海 - OBEM・BBOBSの設置・回収、海底地形・重磁力調査

期　間：　11月16日～11月30日 （15日間）
出港地：　JAMSTEC岸壁 （横須賀）
入港地：　仙台港
観測船：　かいれい （JAMSTEC）　KR11-10

 

2010年航海 - OBEM・EFOS・BBOBS・BBOBS-NXの設置、海底地形・重磁力調査

期　間：　6月10日～6月25日 （16日間）
出港地：　JAMSTEC岸壁 （横須賀）
入港地：　JAMSTEC岸壁 （横須賀）
観測船：　かいれい （JAMSTEC）　KR10-08

海底に設置されたOBEMの様子。無人潜水艇かいこう7000IIより撮影。

• Matsuno, T., Baba, K., Utada, H. (2020) Probing 1-D electrical anisotropy in the oceanic upper mantle from seafloor magnetotelluric array data, Geophys. J. Int., 222, 1502-1525, https://doi.org/10.1093/gji/ggaa221.
• Matsuno, T., Suetsugu, D., Baba, K., Tada, N., Shimizu, H., Shiobara, H., Isse T., Sugioka, H., Ito A., Obasyashi M., Utada, H. (2017) Mantle transition zone beneath a normal seafloor in the northwestern Pacific: Electrical conductivity, seismic thickness, and water content, Earth Planet. Sci. Lett., 462, 189-198, https://doi.org/10.1016/j.epsl.2016.12.045.
• Baba, K., Tada, N., Matsuno, T., Liang, P., Li, R., Zhang L., Shimizu, H., Abe, N., Hirano, N., Ichiki, M., Utada, H. (2017) Electrical conductivity of old oceanic mantle in the northwestern Pacific I: 1-D profiles suggesting differences in thermal structure not predictable from a plate cooling model, Earth Planets Space, 69:111, https://doi.org/10.1186/s40623-017-0697-0. 【Open Access】
• Zhang, L., Baba, K., Liang, P., Shimizu, H., Utada, H. (2014) The 2011 Tohoku Tsunami observed by an array of ocean bottom electromagnetometers, Geophys. Res. Lett., 41, 4937-4944, https://doi.org/10.1002/2014GL060850.
• Zhang, L., Utada, H., Shimizu, H., Baba, K., Maeda, T. (2014) Three-dimensional simulation of the electromagnetic fields induced by the 2011 Tohoku tsunami, J. Geophys. Res.: Solid Earth, 119, 150-168, https://doi.org/10.1002/2013JB010264.
• Utada, H., Baba, K. (2014) Estimating the electrical conductivity of the melt phase of a partially molten asthenosphere from seafloor magnetotelluric sounding data, Phys. Earth Planet. Inter., 227, 41-47, https://doi.org/10.1016/j.pepi.2013.12.004.
• Baba, K., Tada, N., Zhang L., Liang, P., Shimizu, H., Utada, H. (2013) Is the electrical conductivity of the northwestern Pacific upper mantle normal?, Geochem. Geophys. Geosyst., 14, https://doi.org/10.1002/2013GC004997.

この研究は、日本学術振興会による科学研究費補助金の助成（22000003）を受けて行われました。