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－

【概要】

沈み込み帯で発生する「スロー地震（注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2024欧洲杯线上买球_欧洲杯投注在哪买-app下载の 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 有里奈さん（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（注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（注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（注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。

【用語説明】

注１．スロー地震
低周波微動、低周波地震、スロースリップイベントなどに代表される、通常の地震に比べてゆっくりとした断層滑りの総称。

注２．蛇紋岩
上部マントルを構成するかんらん岩などの超苦鉄質岩が加水作用を受けて形成される岩石。
主に蛇紋石から構成される。

注３．fault-fracture mesh 構造
引張（モードI型）破壊と引張?剪断（モードI-II型）破壊が多数発生することで形成される網目状の亀裂構造。
流体圧が岩石の静岩圧を超える高流体圧環境下で形成されると考えられている。

注４．断層バルブ挙動
流体が断層に沿って移動していく際、鉱物の析出などにより断層面上の隙間が閉じて（断層がシールされて）局所的に流体圧が上昇し、断層の実効的な強度が低下することで発生する滑り。


【論文情報】

掲載誌名：Communications Earth & Environment
論文題目：Fault–fracture mesh development produces tectonic tremor in fluid-overpressured serpentinized mantle wedge
著者：Ken-ichi Hirauchi, Yurina Nagata, & Keishi Okazaki
DOI：10.1038/s43247-025-02159-7