【発表のポイント】

• 沈み込むプレートは、その上のマントルに流動を生じさせることがある。
• 新しく整備された広域海底地震観測網により、太平洋から北海道?東北地方沿岸部の地下に、冷たく動かないマントルがあることがわかった。
• これは日本海側の高温で流動するマントルと対照的で、この基本構造が沈み込み帯の変形や地震?火山活動を支配していると考えられる。
• 世界の他の沈み込み帯では実現できなかった、海溝から陸域下にいたる広い領域のマントルウエッジの流動構造を明らかにした初めての成果。

【概要】

沈み込み帯^注１でマントルの中に沈み込んでいる冷たく硬い海のプレートの動きは、表層地殻と沈み込むプレートの間にあたるマントル（マントルウエッジ^注２）の温度が高いと、そこにゆっくりとした流動を生じさせます。この流動は、プレート境界の深部での地震活動、マグマの生成、流体の地球深部への運搬など日本列島下の様々な動きの原動力となっています。東北大学大学院理学研究科の内田直希准教授らの研究グループは、東京工業大学中島淳一教授、防災科学技術研究所浅野陽一主任研究員らとの共同研究により、同研究所の日本海溝海底地震津波観測網（S-net）が捉えた地震波形データを分析することで、太平洋下から北海道?東北地方沿岸部までのマントルウエッジ内では流動が生じていないことを明らかにしました。日本海側では流動が見られるという、陸上の地震観測にもとづく先行研究の結果とは対照的です。地表付近の温度の観測とシミュレーションによって予想されていたことではありますが、それを実測した初めての成果です。

本研究成果は、学術雑誌 Nature Communicationsに令和2年11月10日（火）付けでオンライン公開されました。

図１：東北日本の断面図と本研究の結果。地表の三角は火山、赤線は火山フロント、青い両矢印は観測された速いS波の振動方向（地震の波が伝わる速度が速い方向）を示す。黄色と灰色の曲線は海底のS-netの観測点とケーブルを表す。地下の楕円体は推定された地震の波が伝わる速度が方向により異なる場所、球は地震の波が伝わる速度が方向によらない場所を示す。太平洋プレート上面に沿った浅部でのピンクの小さい矢印はプレート境界を境とした食い違い、深部でのうす緑色の矢印は、マントルウエッジ領域を引きずり込む運動を表す。マントルウエッジ領域の大きく曲がった矢印は、この領域での流動を表す。

【用語解説】

注１：沈み込み帯
２つのプレートが互いに近づく境界で、一方のプレートが他方のプレートの下に沈み込む帯状の領域。

注２：マントルウエッジ
沈み込み帯において、沈み込むプレートと浅い地殻の間に挟まれたくさび形のマントル領域。

詳細（プレスリリース本文）

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東北大学 大学院理学研究科 地球物理学専攻
准教授　内田 直希（うちだ なおき）
電話：022-225-1950
E-mail：naoki.uchida.b6*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

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東北大学 大学院理学研究科
広報?アウトリーチ支援室
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