深発地震

地震学における深発地震（深発地震とも呼ばれる）は、震源の深さが300 kmを超える地震である。深発地震は、沈み込んだ海洋リソスフェアに関連した収束境界でほぼ独占的に発生する。沈み込み帯の下の傾斜した板状帯に沿って発生し、和達・ベニオフ帯として知られている。^[1]

深発地震の存在に関する予備的な証拠は、1922年にハーバート・ホール・ターナーによって初めて科学界の注目を集めました。^{[2] 1928年に}和達清雄は、リソスフェアのかなり下で発生する地震の存在を証明し、地震は浅い震源深度でのみ発生するという考えを払拭しました。^[3]

深発地震は表面波をほとんど発生させません。^[3]震源の深さが深いため、地震によってエネルギーが地表に集中する地震波運動が発生する可能性は低くなります。深発地震の地震波が震源から記録地点まで進む経路は、不均質な上部マントルと変化の激しい地殻を一度だけ通過します。^{[3]そのため、実体波は浅発地震の地震波よりも}減衰と反響が少なく、鋭い実体波ピークが生じます。

地震のエネルギー放射パターンはモーメントテンソル解で表され、これはビーチボール図でグラフィカルに表現される。爆発的または内破的なメカニズムは等方性の地震源を生み出す。平面断層面の滑りは二重カップルの震源をもたらす。通常の短縮による単一平面での均一な外向きの動きは、補償線形ベクトル双極子震源として知られている。^[3]深発地震はこれらの震源の組み合わせを含むことが示されている。深発地震の震源メカニズムは、沈み込むプレート内の位置に依存する。深さ400 kmを超えると下向きの圧縮が支配的であるが、深さ250～300 km（地震数と深さの最小値にも相当）では、応力状態はより曖昧だが、下向きの張力に近くなる。^{[4] [5]}

浅発地震は、脆性破壊と平面上の摩擦滑りによって岩石内に長期間蓄積されたひずみエネルギーが突然解放された結果生じる。 ^[6]しかし、深発地震の物理的メカニズムは十分に理解されていない。300 km以上の深さの圧力と温度条件下にある沈み込んだリソスフェアは脆性挙動を示さず、むしろ塑性変形によって応力に反応するはずである。^[3]深発地震の核形成と伝播についてはいくつかの物理的メカニズムが提案されているが、正確なプロセスは深部地震学の分野で未解決の問題のままである。

以下の 4 つのサブセクションでは、深発地震の発生を可能にする物理的メカニズムを説明できる提案の概要を示します。固体-固体相転移を除いて、深発地震の震源メカニズムに関する提案された理論は、現在の科学文献において同等の地位を占めています。

深発地震の発生メカニズムとして最初に提案されたのは、物質の高密度・低体積相への相転移による爆縮である。 ^[3]オリビン-スピネル相転移は、地球内部の深さ 410 km で発生すると考えられている。この仮説では、410 km を超える深さまで沈み込んだ海洋リソスフェア内の準安定オリビンが、スピネル構造への突然の相転移を起こすと提案されている。反応による密度の増加により、爆縮が起こり、地震が発生する。このメカニズムは、深発地震のモーメントテンソル解に顕著な等方性シグネチャがないため、ほとんど信用されていない。 ^[1]

水分含有量の多い鉱物相の脱水反応は、沈み込んだ海洋リソスフェアスラブ内の間隙水圧を上昇させる。この効果によりスラブ内の有効垂直応力が減少し、通常起こり得るよりもかなり深いところにある既存の断層面で滑りが発生する。 ^[1]何人かの研究者^{[誰? ]}は、ほとんどの脱水反​​応は150～300 kmの深さ（5～10 GPa）の圧力で完了するため、このメカニズムは深さ350 kmを超える地震活動には大きな役割を果たさないと示唆している。^[1]

変形断層は、アンチクラック断層としても知られ、細粒の剪断帯での剪断応力に反応して鉱物がより高密度の相に相転移することによって生じる。変形は最大剪断応力面に沿って起こる。その後、これらの弱い面に沿って急速な剪断が起こり、浅発地震に似たメカニズムで地震が発生する。320 ～410 km の深さ (温度による) でオリビン-ワズリアイト転移を過ぎて沈み込んだ準安定オリビンは、このような不安定性の潜在的な候補である。^[3]この仮説に対する反論には、断層領域が非常に寒冷で、鉱物に結合したヒドロキシル基がほとんど含まれていないという要件が含まれる。温度が高い、またはヒドロキシル基含有量が多いと、最も深い地震の深さまでオリビンが準安定状態で保存されない。

剪断不安定性は、塑性変形によって発生した熱が、逃げるよりも速い場合に発生します。その結果、熱暴走が発生し、剪断領域内で加熱、材料の弱化、ひずみの局所化という正のフィードバックループが発生します。 ^[3]弱化が続くと、最大剪断応力の領域に沿って部分的な溶融が発生する可能性があります。地震につながる塑性剪断不安定性は、自然界では記録されておらず、実験室で天然材料が観察されたこともありません。したがって、深発地震との関連性は、単純化された材料特性とレオロジーを使用して自然条件をシミュレートする数学モデルにあります。

太平洋プレートとオホーツク海プレート、フィリピン海プレートの境界にあるこの地域は、世界で最も活発な深発地震地域の一つで、 2013年のオホーツク海地震_{（マグニチュード}  8.3）など、多くの大地震が発生しています。多くの場所と同様に、この地域の地震は、沈み込んだ太平洋プレートがマントルの奥深くに押し込まれる際に生じる内部応力によって引き起こされます。

沈み込み帯はフィリピン海プレートとスンダプレートの境界の大部分を占めており、この断層はフィリピンの隆起に部分的に関与している。フィリピン海プレートの最深部では、地表から675キロメートル（419マイル）の深さで地震が発生する。^[7]この地域で発生した顕著な深発地震には、  1972年の_{Mw7.7の地震と、} 2010年のミンダナオ島の_{Mw7.6、7.5、7.3}  の地震がある。

オーストラリアプレートがスンダプレートの下に沈み込み、インドネシア南部の大部分が隆起し、深さ675キロメートル（419マイル）までの地震が発生しています。^{[8]この地域で発生した注目すべき深発地震には、1996年の}_Mw   7.9の地震と2007年のMw _7.5の地震があります  。

世界で最も活発な深発断層帯は、オーストラリアプレート、トンガプレート、ケルマデックプレートの下に沈み込む太平洋プレートによって生じたものである。地震は深さ735キロメートル（457マイル）以上で記録されており、^[9]地球上で最も深い。沈み込み範囲が広いため、パプアニューギニアからフィジー、ニュージーランドにかけて広範囲にわたる深発地震が発生するが、プレート衝突の角度によりフィジーとニュージーランドの間の地域が最も活発で、M _w   4.0以上の地震がほぼ毎日発生している。^{[10]この地域で注目すべき深発地震には、2018年のM} _w 8.2と7.9の地震、1919年のM _w 7.8の地震がある  。  

ナスカプレートが南米プレートの下に沈み込むことで、アンデス山脈が形成されたほか、コロンビア、ペルー、ブラジル、ボリビア、アルゼンチン、さらには東のパラグアイの地表下に多数の深断層が形成された。^[11]この地域では、地表から670キロメートル（420マイル）の深さまで地震が頻繁に発生している。^[12]ここでは、1994年のボリビア地震（ _Mw   8.2、深さ631キロメートル）、 1970年のコロンビア地震（Mw _8.0   、深さ645キロメートル）、   1922年のペルー地震（Mw 7.9、深さ475キロメートル） など、いくつかの大地震が_{発生している。}

スペイン南部の都市グラナダの地下約600～630キロメートル（370～390マイル）では、近代史においていくつかの大地震が記録されており、特に  1954年のMw7.8の地震_[ ^13]や2010年のMw6.3_の  地震が有名である。これらの地震の正確な原因は不明である^{[14] 。}

イタリア西部のティレニア海では、海面下520キロメートル（320マイル）もの深さで多数の深発地震が発生している。^[15]しかし、深さ100キロメートル（62マイル）未満の地域では地震はほとんど発生せず、大多数は深さ250〜300キロメートル（160〜190マイル）付近で発生している。浅い地震がほとんど発生していないことから、断層運動は1500万年未満前に沈み込みが始まり、1000万年前にほぼ終了し、もはや地表では見えない古代の沈み込み帯に由来すると考えられている。^[16]算出された沈み込み速度から判断すると、沈み込みの原因は、近隣のエーゲ海およびアナトリアマイクロプレートの現代の沈み込みの原因であるアフリカプレートとユーラシアプレートの衝突ではなく、ユーラシアプレートの内部応力である可能性が高い。

アフガニスタン北東部では、深さ400キロメートル（250マイル）に達する中程度の震度の深発地震が時折発生している。^{[17]これらは}インドプレートがユーラシアプレートの下に衝突して沈み込むことによって発生し、最も深い地震はプレートの最も深く沈み込んだ部分に集中している。^[18]

南アメリカと南極の間にあるサウスサンドウィッチ諸島では、深さ320キロメートル（200マイル）までの地震が数多く発生しています。^{[19]これらの地震は、}南アメリカプレートがサウスサンドウィッチプレートの下に沈み込むことによって発生します。^[20]

記録上最も強い深発地震は、2013年に深さ609km（378マイル）で発生したマグニチュード8.3のオホーツク海地震である。 ^[21]これまでに記録された最も深い地震は、2004年に深さ735.8km（457.2マイル）で発生したバヌアツのマグニチュード4.2の小さな地震である。 ^{[22]しかし、未確認ではあるが、} 2015年の小笠原地震の余震が深さ751km（467マイル）で発生したことが判明している。^[23]