Triggering of earthquake swarms following the 2011 Tohoku megathrust earthquake

2011年東北地方太平洋沖地震後に発生した群発地震のメカニズムに関する地球化学的検討

梅田 浩司; 浅森 浩一; 幕内 歩; 小堀 和雄; 濱 友紀*

Umeda, Koji; Asamori, Koichi; Makuuchi, Ayumu; Kobori, Kazuo; Hama, Yuki*

2011年東北地方太平洋沖地震の直後から茨城・福島県境の沿岸域を震源とする群発地震の活動が始まり、1年以上経過した現在も継続している。群発地震の震源域の温泉水・地下水を採取し、そこに含まれる溶存ガスの希ガス同位体を測定した。ヘリウム及びネオン同位体組成から太平洋プレートの最上部を構成する堆積物から脱水した流体が震源域の地下に上昇している可能性が示唆される。これらのことから群発地震は、巨大海溝型地震による地殻応力の変化とそれに伴う太平洋プレートからの流体の上昇によって引き起こされたと考えられる。

Following the Mw 9.0 Tohoku-Oki earthquake, an unusual, shallow normal-faulting swarm sequence occurred near the Pacific coast in the southeast Tohoku district. The observed He/He ratios are significantly lower than the atmospheric value, indicating mantle helium contributed less than 10%. The plausible source of fluids can be attributed to waters released owing to sediment porosity collapse, and smectite-illite and opal-quartz reactions in the subducting sediments, rather than dehydration reactions of the subducting altered basalts and/or hydrated mantle. The aqueous fluids driven off the subducting slab migrate into the fore-arc crust, because of the pressure gradient between lithostatic pore pressure along the plate interface and hydrostatic pore pressure in the overriding crust. The swarm earthquake sequence would have been triggered by stress change associated with the Tohoku-Oki earthquake, enhanced by fluid flow along inherited weakened zones in the crust.