Loading article…
ワダチ・ベニオフ帯（ベニオフ・ワダチ帯、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状の地震活動帯である。[ 1 ]この帯に沿った差動運動により多数の地震が発生し、その震源は最大で約670 km（420マイル）の深さに達することがある。この用語は、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田清雄という2人の地震学者がそれぞれ独立してこの帯を発見したことにちなんで名付けられた。[ 2 ]
ワダチ・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や大陸縁辺の下で発生する。 [ 3 ]これらの地震は、沈み込み衝上断層に沿った滑り、またはプレートがマントルに引き込まれる際の曲げと伸張の結果として、沈み込むプレート内の断層での滑りによって発生する可能性がある。 [ 4 ]この帯に沿って発生する深発地震により、地震学者は海洋地殻とマントルの沈み込むスラブの三次元表面をマッピングすることができる。
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導入した。[ 5 ]彼は、地震の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明らかにし、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開発した。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明らかにした。[ 5 ]これらの地震活動面は後にベニオフ帯、または20年前に同様の観測を行った清尾和田にちなんで和田-ベニオフ帯と呼ばれるようになった。 [ 6 ]
沈み込むスラブの傾斜角、ひいてはベニオフ地震帯は、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ます。若いリソスフェアはより高温で浮力が大きいため、ベニオフ帯は浅く傾斜しますが、古いリソスフェアはより密度が高く低温であるため、傾斜が急になります。[ 7 ]ベニオフ帯は、地表付近から最大 670 km の深さまで広がっています。上限は沈み込み帯のウェッジのつま先の弱い堆積物のすぐ下にあり、下限は脆性-延性遷移が起こる場所です。ほとんどの地震は 1000 °C等温線内で発生し、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にあります。[ 8 ]リソスフェアの厚さより深い場所では、アセノスフェアが弱く断層形成に必要な応力を支えられないため、2つのプレートの境界での衝上断層運動によって地震が発生することはなくなります。この領域では、まだ冷えている沈み込みスラブの内部変形が地震の震源となります。300 km までの深さでは、脱水反応とエクロジャイト の形成が地震活動の主な原因です。300 km より下では、約 700 °C 等温線からオリビンからスピネルへの鉱物学的相変化が起こり、これがこれらの非常に深い地震の主要な地震メカニズムであると考えられています。[ 9 ]
場合によっては、沈み込み帯では、中間深度 (50～200 km) で数十キロメートル離れた 2 つの平行な地震活動面が見られます。[ 10 ]この主な例は、日本の最大の島である本州沿いにあり、ワダチ・ベニオフ帯は、それぞれ 30～40 キロメートル離れた 2 つの明確な地震震源線によって特徴付けられています。[ 11 ]二重ベニオフ帯の世界的普及率の研究では、世界中の沈み込み帯で一般的であることがわかりました。[ 12 ]
最上部の地震活動面は沈み込むスラブの地殻にあり、この海洋地殻内の脱水反応によってエクロジャイトが形成されることに起因すると考えられています。沈み込むリソスフェアの上部マントル部分に位置する下部の地震活動帯のメカニズムについては、まだ議論が続いています。 [ 10 ]二重ベニオフ帯が世界中に広く分布していることから、これは沈み込み帯で一般的に起こるプロセスであると考えられます。提案されている不安定化メカニズムには、含水ペリドタイト上部マントル中のアンチゴライトまたはクロライトの分解による脱水脆化[ 12 ]、およびスラブの反り戻し[ 10 ]などがあります。地震学的研究の観測によると、二重ベニオフ帯が発生する中間深度のリソスフェアのマントルは乾燥しており、これは提案されているスラブ反り戻しメカニズムを支持しています。[ 10 ]