カスケード沈み込み帯の海底下で分裂するプレート、研究者が構造を画像化

分裂しつつある沈み込み帯を捉える

研究者らは、北米太平洋岸北西部の地下で海洋プレートが複数の部分に分裂している様子を詳細に画像化した。長く活動してきた沈み込み帯は、一度の出来事で止まるのではなく、徐々に活動を終える可能性があることを示す証拠だ。9月26日に報じられ、Science Advances掲載の研究と関連付けられたこの成果は、バンクーバー島沖のカスケード沈み込み帯を対象としている。

この地域では、ファンデフカプレートとエクスプローラープレートが北米プレートの下に沈み込んでいる。沈み込み帯は数百万年にわたり活動を続けることがあり、大地震や火山活動、大陸や海盆の長期的な地形変化と関係している。地質学者は、活動を終えた沈み込み帯の証拠を他の地域で得ているが、活動が衰えていく過程を直接観測した例は限られていた。

研究チームは、地震の記録と、2021年のCascadia Seismic Imaging Experimentで得られた反射法地震探査の画像を組み合わせた。この調査では海底に向けて音波を送り、長さ15キロメートルのストリーマーに搭載された水中機器で反射波を記録した。その反射波により、医療用の超音波検査に大まかに似た方法で、海底下の構造を地図化できた。

得られた画像には、沈み込むプレートを横切る大きな断層や亀裂が映っている。地図化された構造の一つには約5キロメートルのずれがあり、約75キロメートルにわたる裂け目には、地震が起きる区間と異常に静かな区間の両方がある。研究者らは、この静かな区間を、沈み込んだプレートであるスラブの一部がすでに分離した証拠と解釈している。切り離された岩石は、応力を蓄積し解放するような形で、互いに固着し続けなくなるためだ。

数百万年をかけて部分ごとに終息

この研究は、それぞれの部分が異なる時期に切り離され、小さなマイクロプレートとなり、新たな境界を形成するという、断続的な過程を提案している。地殻の一部が互いにすれ違うように動くトランスフォーム断層が、プレートを横断して切り離す一助となる可能性がある。断片が分離すると、残ったスラブは沈み込みを持続させる下向きの力の一部を失う。個々の分裂には数百万年かかり得るため、今回の観測はカスケード沈み込み帯全体が間もなく突然機能しなくなることを意味しない。

このモデルは、他の地域に残る過去のマイクロプレートや特異な火山活動の記録を、地質学者が解釈する助けになる可能性がある。例えば、バハ・カリフォルニア沖にある古いファラロンプレートの残骸は、かつての大きなプレートが段階的に消失したことを示唆してきた。バンクーバー島付近で現在進行中の分裂は、そうした残骸がどのように形成されたのかを考えるうえで、現代の類例となる可能性がある。

分離によって「スラブ・ウィンドウ」が生じ、より高温のマントル物質が隙間を通って上昇し、マグマの生成が変わる可能性もある。このため、今回の構造地図は、地震学的な構造だけでなく、プレートの変遷や火山活動の研究にも寄与する。それ自体で将来のカスケード沈み込み帯の地震の時期や規模を予測するものではない。中心となる成果は、広大な地殻変動システムの一部がどのようにゆっくりと分裂しているのか、その物理的な姿をより明確にしたことにある。