[S-CG49] 島弧の構造・進化・変形とプレート沈み込み作用

[SCG49-03] 地震探査から見る日本海の地殻構造の特徴

*野 徹雄¹、佐藤 壮²、小平 秀一¹、佐藤 比呂志³ (1.海洋研究開発機構 、2.気象庁札幌管区気象台、3.東京大学地震研究所)

キーワード：日本海、地殻構造、マルチチャンネル反射法地震探査、海底地震計

日本海はなど古くから地殻構造に関する研究は行われている（e.g. Ludwig et al., 1975）が、排他的経済水域等の問題もあり、日本海全域を対象とするような探査は進んでいない。ただし、日本海盆や大和海盆や大和堆等の個別の地形や構造を対象とした調査は単発的に実施されており、大局的な地殻構造の特徴に関する研究は少しずつ進められてきた。その一方でこれらの探査は、使用された海底地震計（OBS）の台数や震源となるエアガンの仕様は限定的で、個々の探査のデータ取得仕様も区々であった。

そこで、2007年新潟県中越沖地震以降、「ひずみ集中帯の重点的調査観測・研究プロジェクト」や「日本海地震・津波調査プロジェクト」の一環として、北海道西方沖から鳥取沖において、マルチチャンネル反射法地震探査とOBSを用いた地震探査による地殻構造研究を進めてきた。これらの探査は、海洋研究開発機構の調査船を用いて、ほぼ同一の仕様でデータ取得を行い、一部の測線は東京大学地震研究所と共同で海陸統合探査を行った。また、これらは、単に日本海における地殻構造の把握というだけではなく、日本海沿岸で発生している被害地震や想定される震源断層に関する研究の観点からも重要である。それは、日本海における地震断層が、インバージョンテクトニクスで作用する断層（e.g. Okamura et al., 1995）をはじめ、日本海の形成に関係した構造が作用しているケースが多いからである。

日本海の活断層や浅部地震活動のほとんどは、日本海盆・大和海盆縁辺部から島弧側に分布しており、その多くが大陸地殻を形成している領域の中に位置している。一方、過去100年間に北海道西方沖～秋田沖で発生した地震活動や活断層は、大陸地殻の領域だけではなく、大陸地殻と海洋地殻の境界部や海洋地殻の厚さが変化している部分で発生しているケースがある。日本海の被害地震や震源断層が同じ地殻構造の条件下で発生・分布しているわけではなく、いくつかのパターンに分類されることを示している。したがって、日本海の震源断層に関しては各々の断層が形成されている地殻構造も考慮する必要がある。
次に、日本海で最も大きい海盆である日本海盆と大和海盆についてである。日本海盆はP波速度構造から見ると標準的な海洋地殻に対応した結果が得られ、MCS探査の結果からモホ面と見られる反射面が明瞭に確認できる。さらに、地殻内には空間的に連続性のよい反射面がイメージされ、モホ面下の最上部マントルにも反射体が認められる。日本海盆の東縁部になると、東傾斜の逆断層によって形成された短縮した構造が認められ、地殻の厚さは厚くなっていくところに対応している。大和海盆は、地殻の厚さは約12〜16 kmで、日本海盆の2倍程度である（Sato et al., 2014, 2018, 2020）。また、地殻最下部にはP波速度7.2 km/s以上の高速度層が存在し、上層の地殻の厚さは3〜5 km程度で速度勾配が急で、下層の地殻の厚さは8〜12 km程度で速度勾配が緩やかである。地殻内のP波速度構造の勾配は典型的な海洋性地殻の速度勾配に近似しているが、地殻下部の厚さは海洋地殻第3層よりも大きい。一方、兵庫沖から鳥取沖における大和海盆南西端部の地殻の厚さは約17 kmで、この地殻のP波速度構造の特徴は海洋性地殻に典型的に関連する特徴はなくなる。