Release of mantle helium from seismicity regions induced by the 2011 Mw 9.0 Tohoku earthquake

2011東北地方太平洋沖地震によって引き起こされた内陸地震震源域からのマントル起源ヘリウムの放出

梅田 浩司; 草野 友宏; 浅森 浩一; 末岡 茂   

Umeda, Koji; Kusano, Tomohiro; Asamori, Koichi; Sueoka, Shigeru

地下水の溶存ガス等に含まれるヘリウム同位体比は、変動地形の明瞭でない活断層を確認するための有効な地球化学的指標になることが示唆される。しかしながら、高いヘリウム同位体比を示すガスは断層運動直後のみに放出された現象(非定常放出)であることも否定できないことから、調査手法としての有効性を示すためには、断層運動前後に観測したガスの化学組成を比較することが不可欠となる。そこで、東北地方太平洋沖地震によって誘発された内陸地震のうち2011年3月12日の長野県・新潟県境付近の地震(M6.7)、6月30日の長野県中部の地震(M5.4)を引き起こしたと考えられる十日町断層、牛伏寺断層等の周辺において地下水の溶存ガスの主成分組成や希ガス同位体組成の定量を行った。それらの結果、いずれの断層においても断層運動の前後でヘリウム同位体比の顕著な変化は認められなかった。これらのことから、断層周辺で観測されたガスの同位体比は、定常的に放出している断層ガスの同位体組成を反映していると考えられる。

Following the 2011 Tohoku earthquake, aftershocks occurred not only near the source fault along the plate boundary, but also inland along several active faults in the overriding plate. This indicates that the static stress change caused by the fault slip of the earthquake considerably affected the seismicity pattern in inland areas. Helium isotope data had been observed from the hot spring and drinking wells near the Tokamachi fault and Itoigawa-Shizuoka tectonic line before the Tohoku earthquake occurred. In order to elucidate a significant emanation of mantle helium from the seismicity regions induced by the Tohoku earthquake, we measured helium isotopes from 20 wells around the Tokamachi fault and part of the Itoigawa-Shizuoka tectonic line. In the vicinity of the Tokamoachi fault, most gas samples showed changes in He/He ratios within 10%. In contrast, the wells near the Itoigawa-Shizuoka tectonic line indicate no significant change in the He/He and He/Ne ratios.