Three-dimensional electrical resistivity structure beneath a strain concentration area in the back-arc side of the northeastern Japan Arc

東北日本弧背弧側のひずみ集中域における三次元比抵抗構造

臼井 嘉哉*; 上嶋 誠*; 長谷 英彰*; 市原 寛*; 相澤 広記*; 小山 崇夫*; 坂中 伸也*; 小河 勉*; 山谷 祐介*; 西谷 忠師*; 浅森 浩一; 小川 康雄*; 吉村 令慧*; 高倉 伸一*; 三品 正明*; 森田 裕一*

Usui, Yoshiya*; Ueshima, Makoto*; Hase, Hideaki*; Ichihara, Hiroshi*; Aizawa, Koki*; Koyama, Takao*; Sakanaka, Shinya*; Ogawa, Tsutomu*; Yamaya, Yusuke*; Nishitani, Tadashi*; Asamori, Koichi; Ogawa, Yasuo*; Yoshimura, Ryokei*; Takakura, Shinichi*; Mishina, Masaaki*; Morita, Yuichi*

将来の地層処分システムに重大な影響を及ぼす可能性がある地震・火山活動の潜在的なリスクを適切に評価するためには、その背景にあるプレートの沈み込みやそれに起因する流体及びマグマの生成・移動等に関する理解が必要である。本研究では、広帯域電磁探査により、東北日本弧背弧側のひずみ集中域における比抵抗構造を推定した。その結果、ひずみ集中域では二種類の異なるひずみ集中機構が共存していることが示唆された。浅い低比抵抗層と地殻下部の低比抵抗体は、それぞれ低弾性率領域と低粘性領域として機能すると考えられ、ひずみ集中の原因となっていると考えられる。また、下部地殻の低比抵抗体の端部と大地震の震源との間に空間的な相関関係が見られることから、下部地殻のせん断帯は、脆い上部地殻の断層に応力負荷を引き起こし、その結果、大地震を発生させた可能性を示唆する。さらに、地殻下部から第四紀の火山に至る低比抵抗体も認められ、火山への流体供給経路を示唆していると考えられる。

We elucidated the crustal heterogeneities beneath a strain concentration area on the back-arc side of the northeastern Japan Arc based on electrical resistivity. By deploying magnetotelluric surveys, we revealed the three-dimensional electrical resistivity structure in the crust, suggesting the coexistence of two types of strain-concentration mechanisms in the strain-concentration area. The shallow conductive layers and lower-crustal conductors appear to act as low-elastic-modulus and low-viscosity areas, respectively, and are responsible for the strain concentration. We found a spatial correlation between the edges of the lower-crustal conductors and the epicenters of large intraplate earthquakes. Weak shear zones in the conductive lower crust may cause stress loading on faults in the brittle upper crust, resulting in large earthquakes. We also identified vertical conductors ranging from the lower crust to Quaternary volcanoes, which may indicate fluid paths to these volcanoes.