Presentation Information
[T17-O-3]Toward detection of slow slips in Hyuga-Nada: Challenge with seafloor optical-fiber strainmeter
*Masa KINOSHITA1, Eiichiro ARAKI2, Rie NAKATA1, Tomohiro TOKI4, Yusuke YOKOTA5, Yusuke YAMASHITA6, Yoshitaka HASHIMOTO3, Yohei HAMADA2, Michiyo SAWAI7 (1. Earthquake Research Institute, UTokyo, 2. JAMSTEC, 3. Kochi University, 4. University of Ryukyus, 5. Institute of Industrial Science, UTokyo, 6. Disaster Prevention Research Institute, Kyoto Univ., 7. Chiba University)
Keywords:
Hyuga-Nada,Kyushu Palau Ridge,Slow slip,Optical fiber strain,Seamount subduction
M8超の巨大地震発生が懸念される南海トラフの西端、日向灘周辺ではこれまでM8級の地震は発生していない。日向灘には、四国海盆と西フィリピン海盆の境界をなす、九州－パラオ海嶺（KPR）が沈み込んでいる。KPRとして沈み込んだ海山の周囲でスロー地震（微動・超低周波地震＝VLFE・スロースリップ＝SSE を総称）が時折発生し，震源位置が数十 km/day 程度で移動することが知られている。スロー地震の発生原因の一つが間隙水圧異常とされる．一方海山や突起の沈み込みがスロー地震発生に大きく影響することも認識されてきた．露頭観察・数値計算・実験により，海山沈み込みが上盤地層を変形・破砕し，応力や強度の不均質を生じることが推定された。海山等の沈み込みにより周囲の応力場が乱れるとともに，破砕帯が形成され強度が低下して固着が弱まっていることを，海山直上の海底・掘削・陸上の観測により検証するプロジェクトを、2019年より実施しており、2024年度から本格的に開始した．海山沈み込みとスロー地震の関係を議論する上で、日向灘（海山・微動あり、SSE未検出）、室戸沖（海山・微動・SSEあり）、熊野沖（海山なし、微動・SSEあり）といったケースを比較検討する。日向灘ではSSEは未検出であるが、これまでYokota & Ishikawa (2019, Science Advances) による海底GNNS観測があるのみで、連続観測が存在しないため、存在するかどうかは不明である。そこで本プロジェクトでは、JAMSTEC荒木らが開発し、南海トラフで設置実績のある海底設置型の光ファイバー歪計（OFS）2基を、日向灘に設置する計画である（図）。OFSに加えて、水圧計、広帯域地震計を海山周辺の海底に設置する．海底設置型OFSは、光ファイバー200mを海底面上に展張し、その微小な長さ変化を計測してピコstrain（1e-12）の分解能を実現するものである。室戸沖では、7e-7 strain の変化が約3週間かけて観測され、SSEが発生したと解釈された（荒木、2022）。沈み込んだ海山周辺のSSEは、1kPa程度の水圧変動（約1e-7の体積歪変化）に相当すると予想している。ただし、海山付近で1e-7 strainが生じたとしても、海底に到達するまでに減衰する可能性があり、それも併せて検出可能性を探っている。設置地点として、Yamashita et al. (2015 Science)などにより検出された微動・VLFEが密集している場所（http://www-solid.eps.s.u-tokyo.ac.jp/~sloweq/のデータも参照）を中心に検討している。Araki et al. (2017, Science)などによれば、より放出エネルギーが大きいSSEの発生に伴い、その周縁部で微動が発生する場合があるが、両者の関係はいまだ議論がある。いずれにせよ、海山沈み込みによる応力場異常や破砕帯の形成、そして間隙流体（圧）異常をうまく区別できる場所を慎重に選ぶ必要がある。設置にあたっては、限られた台数を、どこで起きるかわからないSSEに対して「敏感な」地点を選んで行うことが重要である。平坦であることは当然だが、斜面堆積物や基盤岩露出、断層帯の有無などが判断の基準になる。海底地形図と合わせて、これまでに日向灘でえられた反射法地震探査測線データを詳細に検討した。その結果、日向灘の前弧域斜面には、海山が沈み込む前から存在した付加体の断層が、海山沈み込みにより再活動したと予想される構造（背斜など）がいくつか見つかった。流体移動に関する情報としては、沈み込んだ海山の西側で南から北への微動の移動、北側では西から東への移動などが手掛かりとなる。また海山の東に微動が集中して起きる場所があるが、その場所がもし流体が集中しているのであれば、SSE検出の重要な候補となる。一方、我々は、KPRの東側で熱流量が高く、その西側では熱流量が極めて低いことを示した．特に熱流量が海山の周囲で特に低いことが判明した。海山および近傍の低熱流量は，一部は地形効果や堆積・浸食効果で説明できるかもしれないが、沈み込む前に海山自体が熱水循環で冷却されていたか、海山沈み込みによる周囲の応力異常・水理擾乱に起因する流体循環により冷却されたと考える。後者のモデルがprimaryだと考えるが、その場合、海山の通過跡では上盤が破砕され、間隙率や浸透率が高く、また断層や破砕帯を流路とした，活発な流体移動が起きていることが予想される。いずれにせよ、SSEと流体移動を区別するために、OFS設置点付近には、明らかな流体湧出がないことが重要と考えている。 これらを考慮した結果、予稿執筆時点（2024/6/24）では、沈み込んだ海山の斜め前方（北東）が最適であろうと考えている。圧縮応力が卓越し、流体移動による低熱流量とスロー地震の発生の可能性が高いと想定される。なお、IODP3（次期国際深海掘削計画）で掘削予定の地点は、同じく沈み込んだ海山の北東側を想定している。
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