伊豆衝突帯周辺における地下構造とプレート収束過程

　神奈川県とその周辺地域に設置されている多数の地震計で観測した波形を解析することで、その地下の構造推定を試みました。本研究では、多数の遠地地震による地震波形にレシーバ関数解析という手法を適用しました。プレートは、浅い部分が地殻、深い部分がマントルと呼ばれる組成の異なる媒質（地震波が伝わる物質）で構成されており、この解析ではその境界面を検出しその形状を明らかにしました。この境界面は、その存在を初めて明らかにした地震学者の名前を取って、モホロビチッチ不連続面（以降、モホ面）と呼ばれています。
 

　フィリピン海プレートのモホ面は、伊豆半島では30 km台後半、富士山より北で50 km台後半、三浦半島周辺では30 km未満の深さに存在することがわかりました（図１）。レシーバ関数解析だけではモホ面を検出できなかった領域については、石瀬素子氏らが地震波トモグラフィを用いて推定した構造 (Ishise et al., 2021, J. Geophys. Res.) をもとにモホ面形状を補完しました。伊豆半島の付け根付近から富士山の北側に向けてモホ面が傾斜しており、フィリピン海プレートのうち少なくとも地殻の深い部分とマントルは、衝突帯の下でも沈み込んでいるようです。
　さらに、先行研究によって推定されているフィリピン海プレートの上面の形状 (Hirose et al., 2008, J. Geophys. Res.; 弘瀬ほか, 2008, 地震; Nakajima et al., 2009, J. Geophys. Res.) を参照することで、フィリピン海プレートの地殻部分の厚さも明らかになりました（図２）。地殻は、伊豆半島から富士山にかけての地域で35 kmを超えるほど厚く、その部分から離れるにつれて薄くなり、神奈川県東部では20 kmに満たない部分もあります（図２）。基本的に地殻はマントルに比べて軽く、地殻部分の厚いプレートはそれが薄いプレートに比べて浮力が大きいため、沈み込むのが難しいと考えられていますが、それと整合的な結果が得られました。
　地図中の東側の領域では、沈み込むフィリピン海プレートとその上にあるオホーツクプレートとが大規模な断層破壊を引き起こすことで、プレートの収束運動が解消していると考えられています。この断層破壊は関東地震と名付けられており、数百年に一度の頻度で破壊が繰り返し首都圏に甚大な地震被害をもたらすと考えられています。一方、伊豆半島の15 – 20 kmの深さには伊豆デタッチメントと呼ばれる水平断層があり、それが安定的に滑ることにより伊豆半島および衝突帯の収束運動が解消しているという仮説があります(Seno, 2005, Earth Planets Space)。Seno (2005)は、この水平断層が伊豆デタッチメントの北端からさらに北向きに傾斜して続いていると予測しています。本研究で推定したモホ面の深さ分布は、伊豆デタッチメントおよびその北側の延長が地殻内に十分収まることを示しており、それが地殻内の弱面に対応すると考えることができます。