東日本大震災で日本海溝底に生じた断層崖を世界で初めて発見！ / Credit:Hayato Ueda . The submarine fault scarp of the 2011 Tohoku-oki Earthquake in the Japan Trench . Communications Earth & Environment (2023)
「あの地震では一体何が起きていたのだろう？」
この疑問は、2011年の東日本大震災について考える際、私たちの心に浮かぶ最初の思いです。
新潟大学らで行った最新の深海探査によって、震災の隠された驚異的な痕跡――巨大な断層崖の存在が明らかになりました。
海洋プレートの沈み込みで起こる「海溝型地震」で現れた断層崖を現場で観察・記録・報告したのは世界で初めてです。
震源地の直上となる海底では、何が起きていたのでしょうか？
研究内容の詳細は2023年12月26日に『Communications Earth & Environment』にて公開されました。
目次
海底で起きた大規模な破壊の爪痕日本の誇る「しんかい6500」の後継機開発は頓挫してしまった
海底で起きた大規模な破壊の爪痕
2011年3月11日、東日本大震災が発生し、その衝撃波は私たちの記憶に深く刻まれています。
震災直後から開始された多角的な観測によって、今ではその地震の驚くべき詳細が明らかになっています。
震源は海溝の西方約100km、海面下24kmの地下に位置していたことが判明しました。
ここでの断層の破壊は、わずか約2分間という短い時間のうちに、日本海溝の海底にまで達しました。
また驚くべきことに、この過程で付近の地盤は東に50m以上も動かされたと推定されています。
そして、この断層破壊による海底の動きが巨大な津波を引き起こしました。
しかし震災発生から10年以上の時を経ても、地震時に日本海溝で何が起きたのか、その直接的・視覚的な観測は行えずにいました。
東日本大震災で日本海溝底に生じた断層崖を世界で初めて発見！ / Credit:Hayato Ueda . The submarine fault scarp of the 2011 Tohoku-oki Earthquake in the Japan Trench . Communications Earth & Environment (2023)
原因は水深でした。
この海溝の海底は、人の目に触れることのない水深6500mを超える超深海に位置しており、直接的に観察することが極めて困難だったからです。
日本が1989年に開発した深海探査艇「しんかい6500」はその名通り水深6500mまで潜ることができましたが、それ以上となると困難でした。
（※中年以降の人々の中には、子供向け科学雑誌などに掲載された「しんかい6500」の記事を覚えている人もいるでしょう）
一方近年では、他国において地球上のあらゆる深海底に到達可能な水深1万1000m の潜航能力(フル・デプス仕様)を備えた潜水艇が開発され、日本近海の探査にも使われるようになってきました。
実際、2022年に名古屋大学で行われた研究では小笠原海溝の最深部9801m（暫定値）に潜航し、日本人の最深潜航記録を60年ぶりに更新します。
東日本大震災で日本海溝底に生じた断層崖を世界で初めて発見！ / Credit:Hayato Ueda . The submarine fault scarp of the 2011 Tohoku-oki Earthquake in the Japan Trench . Communications Earth & Environment (2023)
そこで今回、新潟大学らの研究者たちは民間調査会社『Caladan Oceanic』で建設されたフル・デプス仕様を備えた潜水艇「リミッティング・ファクター号」を使用し、東日本大震災の震源域である宮城県沖日本海溝の水深約 7500m の海底を調査しました。
その結果、断層によって東に動いた地盤の先端が急激に約60m持ち上げられ、断層沿いに崩落したことにより、落差26mの断層崖（7～8階建てのビルに相当）が形成されたことが判明します。
（※このような崖はまず本震による変動が起きた後に、余震によって崩れて形成されると考えられています）
東日本大震災で日本海溝底に生じた断層崖を世界で初めて発見！ / Credit:Hayato Ueda . The submarine fault scarp of the 2011 Tohoku-oki Earthquake in the Japan Trench . Communications Earth & Environment (2023)
上の写真は断層崖の各ポイントを撮影したものとなっています。
また隆起からの傾斜角度を30～45度とした場合、海底では80～120mの滑りがあったことが示されました。
この数値は、これまでの推定を遥かに上回るものとなっています。
一般に内陸部でおこる地震で現れる断層崖の落差が数十センチから数メートルであることを考えれば、東日本大震災に伴うこの断層崖が破格の規模だったことがわかります。
（※一般に内陸部で発生する地震は、プレートの境界ではなくプレート内部の脆弱な領域で発生しするため、断層崖は比較的小さくなります）
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日本の誇る「しんかい6500」の後継機開発は頓挫してしまった
海洋プレートが沈み込む境界がずれることで発生した地震(海溝型地震)で現れた断層崖を海底で観察・記録した報告は、世界で初めてです。
日本は、千島海溝、日本海溝、伊豆―小笠原海溝、南海トラフ、琉球海溝といった5つの重要な海溝を抱える国であり、これらの地域では将来的に巨大地震や大規模な津波が発生するリスクが高いと予測されています。
東日本大震災で日本海溝底に生じた断層崖を世界で初めて発見！ / Credit:JAMSTEC
このような状況において、海溝を含む超深海域の詳細な地形調査や現地潜航調査の重要性は日に日に高まっています。
今回の研究からも、海底の地形変化を直接的・視覚的に把握する重要性が示されています。
しかし先に述べたように、現在日本にはこのような調査を行うための「フルデプス仕様」の潜水艇が存在していません。
日本の深海探査技術の一環として計画された「しんかい12000」は水深1万2000mまでの潜航能力を持つ、野心的なプロジェクトでしたが、主に研究費の削減によって計画がとん挫してしまいました。
深海1万2000mという極限環境への潜航は、圧力耐性、通信技術、動力システムなど、さまざまな高度な技術革新を必要とし、これらの開発には莫大な投資が必要ですが、日本の科学研究予算は限られていたからです。
さらに、深海探査技術の迅速な進歩と国際協力の拡大も、しんかい12000の計画に影響を与えた可能性があります。
国際的な共同研究プロジェクトや他国の深海探査艇の利用により、日本独自の深海探査艇の必要性が相対的に低下したことも、プロジェクトの進展に影響を与えたと考えられます。
自主開発するよりも技術を借りた方が費用節約になるのは確かです。
日本が超深海探査の分野で先進的な立場を維持し、自国民の生命と財産を守るためにも、技術的な挑戦を乗り越え独自の深海探査艇の開発を進めることが重要となるでしょう。
参考文献
東日本大震災で日本海溝底に生じた断層崖を世界で初めて発見－有人潜水艇による超深海での観察－
https://www.niigata-u.ac.jp/news/2023/540931/
元論文
The submarine fault scarp of the 2011 Tohoku-oki Earthquake in the Japan Trench
https://www.nature.com/articles/s43247-023-01118-4
ライター
川勝康弘: ナゾロジー副編集長。
大学で研究生活を送ること10年と少し。
小説家としての活動履歴あり。
専門は生物学ですが、量子力学・社会学・医学・薬学なども担当します。
日々の記事作成は可能な限り、一次資料たる論文を元にするよう心がけています。
夢は最新科学をまとめて小学生用に本にすること。
編集者
ナゾロジー 編集部
