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和達・ベニオフ帯（ベニオフ和達帯、ベニオフ帯、ベニオフ地震帯とも呼ばれる）は、沈み込み帯の沈み込むスラブに対応する平面的な地震帯である。[1]この帯に沿った差動運動により多くの地震が発生し、震源の深さは最大で約670 km（420 mi）に達する。この用語は、この帯を独立して発見したカリフォルニア工科大学のヒューゴ・ベニオフと気象庁の和達清夫という2人の地震学者にちなんで名付けられた。[2]
和達・ベニオフ帯の地震は、活発な沈み込み帯の上にある火山島弧と大陸縁辺の下で発生します。 [3]これらの地震は、プレートがマントルに引き込まれる際に曲げと伸張の結果として、沈み込み逆断層に沿った滑り、または沈み込むプレート内の断層上での滑りによって発生します。 [4]この帯に沿った深発地震により、地震学者は沈み込む海洋地殻とマントルのスラブの3次元表面をマッピングすることができます。
発見
1949年、ヒューゴ・ベニオフは特定の断層における地震の弾性反発ひずみ増分を決定する方法を発表しました。[5]彼は地震エネルギーの平方根が弾性反発ひずみ増分と反発変位の両方に比例することを決定し、一連の地震が単一の断層構造に沿って発生したかどうかを判断する方法を考案しました。彼の研究はケルマデック・トンガ沈み込み帯と南米沈み込み帯に焦点を当て、両方の場所で地震の震源が海溝から約45°傾斜した面に沿っていることを突き止めました。[5]これらの地震面は後にベニオフゾーン、または20年前に同様の観察を行った和達清にちなんで和達ベニオフゾーンと名付けられました。 [6]
構造
沈み込むスラブの傾斜角、したがってベニオフ地震帯は、主にスラブの負の浮力とアセノスフェアの流れによる力によって制御される。若いリソスフェアはより高温で浮力が大きいため、浅い傾斜のベニオフ帯となるが、古いリソスフェアはより高密度で低温であるため、より急な傾斜となる。[7]ベニオフ帯は地表近くから深さ670 kmまで広がる。上限は沈み込み帯のくさびの先端にある弱い堆積物の真下であり、下限は脆性から延性への遷移が起こる場所である。ほとんどの地震は1000 °C等温線内、つまり沈み込んでいる周囲のマントルの温度にまだ達していないスラブ内部で発生する。[8]リソスフェアの厚さより下の深さでは、アセノスフェアが弱く、断層形成に必要な応力に耐えられないため、2つのプレートの境界面での断層運動によって地震は発生しなくなる。この地域では、まだ冷たい下降スラブの内部変形が地震の原因となっている。深さ300kmまでは、脱水反応とエクロジャイトの形成が地震の主な原因である。深さ300km以下では、約700℃の等温線から始まり、カンラン石からスピネルへの鉱物相変化が起こり、これがこれらの非常に深い地震の主な地震メカニズムであると考えられている。[9]
ダブルベニオフゾーン
場合によっては、沈み込み帯は、中間の深さ（50～200 km）で数十 km 離れた 2 つの平行な地震面を示します。[10]この主な例は、日本最大の島である本州沿いにあり、和達・ベニオフ帯は、各線間の距離が 30～40 km である 2 つの明確な地震震源線が特徴です。[11]二重ベニオフ帯の世界的な蔓延に関する研究では、世界中の沈み込み帯で二重ベニオフ帯が一般的であることがわかりました。[12]
地震活動の最上部は沈み込むスラブの地殻にあり、この海洋地殻内での脱水反応によってエクロジャイトが形成されるためと考えられている。沈み込むリソスフェアの上部マントル部分にある地震活動の下部領域の背後にあるメカニズムは、まだ議論が続いている。 [10]二重ベニオフゾーンが世界中に遍在していることから、これは沈み込み帯でよく起こるプロセスであるに違いない。提案されている不安定性メカニズムには、含水ペリドタイト上部マントル内のアンチゴライトまたは緑泥石の分解によって引き起こされる脱水脆化や[12]スラブの曲がりが解けることなどがある。[10]地震研究からの観測によると、二重ベニオフゾーンが発生する中間深度のリソスフェアマントルは乾燥しており、提案されているスラブの曲がりが解けるメカニズムに有利である。[10]
参考文献
- ^ 関連記事。「ベニオフ帯（地震帯） - ブリタニカ百科事典オンライン版」。ブリタニカ百科事典。2010年3月2日閲覧。
- ^ 「理論の発展 [This Dynamic Earth、USGS]」。米国地質調査所。 2010年3月2日閲覧。
- ^ ラングミュア、チャールズ H.、ブロッカー、ウォーリー (2012-07-22)。居住可能な惑星の構築方法: ビッグバンから人類までの地球の物語。プリンストン大学出版局。p. 298。ISBN 9780691140063。
- ^ ベニオフゾーン | 地球科学の世界概要。Bookrags.com 。 2010年3月2日閲覧。
- ^ abベニオフ、ヒューゴ ( 1949 )。「海洋深部の断層起源に関する地震学的証拠」アメリカ地質学会紀要。60 (12): 1837–1866。Bibcode : 1949GSAB ...60.1837B。doi : 10.1130/0016-7606(1949)60[1837:seftfo]2.0.co;2。
- ^ 鈴木、安本 (2001). 「ワダティ清雄と中深部地震帯発見への道」。エピソード。24 (2): 118–123。土井: 10.18814/epiiugs/2001/v24i2/006。
- ^ Keary, P.; Klepeis, KA; Vines, FJ (2012). Global Tectonics . Wiley-Blackwell. pp. 225–264.
- ^ Brodholt, J.; Stein, S. (1988). 「和達・ベニオフ帯の地震活動のレオロジー制御」(PDF) .地球物理学研究レター. 15 (10): 1081–1084. Bibcode :1988GeoRL..15.1081B. doi :10.1029/gl015i010p01081.
- ^ Green, HW (1994). 「深発地震のパラドックスを解く」Sci. Am . 271 (3): 64–71. Bibcode :1994SciAm.271c..64G. doi :10.1038/scientificamerican0994-64.
- ^ abcd Reynard, B.; Nakajima, J.; Kawakatsu, H. (2010). 「二重和達-ベニオフ帯における無水スラブマントルの地震と塑性変形」(PDF) .地球物理学研究レター. 37 (24): n/a. Bibcode :2010GeoRL..3724309R. doi : 10.1029/2010gl045494 .
- ^ ボルト、ブルース（2005年8月）、地震：2006年100周年記念アップデート-1906年大地震（第5版）、WHフリーマンアンドカンパニー、pp.40、41、138、139、ISBN 978-0716775485
- ^ ab Brudzinski, MR; Thurber, CH; Hacker, BR; Engdahl, ER (2007). 「二重ベニオフゾーンの世界的流行」. Science . 316 (5830): 1472–1474. Bibcode :2007Sci...316.1472B. CiteSeerX 10.1.1.723.3732 . doi :10.1126/science.1139204. PMID 17556583. S2CID 15963109.