木曜サイエンス誌に掲載された3つの研究結果によると、鱗状の黒いドラゴンの皮のように見える滑りやすい粘土は、2011年の日本の地震の驚くべき影響を説明するために必要な重要な手がかりであるという。
科学者たちは現在、その理由を説明するのに役立つ4つの証拠を持っている（サイエンス誌に掲載された2013年2月の研究も含む）。日本の地震を引き起こす断層2011年の地震の際には非常に奇妙な行動をとった。
カリフォルニア大学サンタクルーズ校の地球物理学者で、研究の一つの筆頭著者であるパトリック・フルトン氏は、「この場所の摩擦抵抗はゼロに近づいているようだが、これほど低くなるとは全く予想していなかった」と語った。 「これは間違いなく新しいアイデアを提供し、地震と断層破壊についての私たちの理解に挑戦しています。」
バナナの皮よりもわずかに滑りに強い粘土は、日本の沖合にある大規模なプレート境界断層の浅い部分を裏打ちしており、2011年3月11日に海底が驚異的な高さ165フィート東に向かって跳ね上がった。巨大なうねりが海面に衝撃を与えた。巨大な平手打ち、破壊的な津波15,000人以上が死亡した。
国際科学チームは、2012 年 5 月に、最近粉砕された沈み込み帯を横切る史上初の掘削プロジェクト中に、この粘土を回収しました。日本の東側では、構造プレートと呼ばれる地球の巨大な地殻の破片が、沈み込み帯と呼ばれる境界で互いにぶつかり合っている。そこでは、太平洋プレートが抗議し、うめき声を上げながらオホーツクプレートの下に滑り込む。世界最大の地震（マグニチュード 9 より強い地震）が海溝帯で発生します。
欠陥のある故障
の地震のシンボルマグニチュード9.0でしたが、これまでに見たことのないような海溝型地震でした。 2011年の地震が起こる前、科学者らは、沈み込み帯はエネルギーを深く集中させており、そこでは岩石が強く、地震の間にプレートがくっつく可能性があると考えていた。 （断層は地震の合間にバネのようにエネルギーを蓄え、境界が解放されてすべてが引き裂かれるまでゆっくりと圧迫される。）しかし、東北地方の地震は驚きだった。断層の浅い部分は深い部分の2倍も移動した。これらの柔らかく泥状の岩石は、地震の間にエネルギーを蓄えるには弱すぎると予想されていた。
「これほど大きな滑りが沈み込み帯の非常に浅い深さで起こるのをこれまで見たことがなかった」とフルトン氏はライブサイエンスのOurAmazingPlanetに語った。 「前代未聞のことでした。」
今日の研究では、ドラゴンの皮の粘土が地震の弱点であったと結論づけられています。 2011 年の地震では、滑りやすい粘土のおかげでプレートがここまで滑ることができました。
研究の共著者でカナダのマギル大学の断層地質学者であるクリスティ・ロウ氏は、「地殻変動のすべてがこの弱い層に集中した」と述べた。
そして、この粘土層は北西太平洋の海底全体に埋もれているのが発見された独特の目印であるため、科学者らは懸念している。沈み込み帯アラスカやロシアの近くにもこの粘土が隠されている可能性があります。もしそうなら、強力な津波が発生する可能性は考えられているよりも大きい可能性があります。
「カムチャッカ半島やアリューシャン列島など、他の地域もこの種の出来事の危険にさらされていると考えています」とロウ氏は語った。 「それは身の引き締まる思いです。」
ファーストルック
ロウ氏は、同船に乗船していた20人以上の科学者のうちの1人だった。調査船「ちきゅう」研究者らは、2011年の地震の原因となった断層の内側にある粘土にドリルで穴を開けることに成功した。掘削機は海底8,700フィート以上と海4マイルを突き抜けて断層に到達した。
地震調査によると、3 つの掘削サイトの断層は比較的平坦です。研究報告によると、これは地質学者がデコルマンと呼ぶ古典的な形状だという。 (プレート境界断層は実際には数百マイルにわたって伸びており、日本の地下の地球のマントルにまで食い込んでいます。)
鱗状の粘土が跡を残すとき、プレート境界断層が甲板上に現れたとき、科学者たちは周囲に集まり、プラスチック製のケーシング越しにそれを覗き込み、その光景を見てニヤニヤした。その後、船上の研究室で、研究者たちはサンプルを小分けにする前に、しばらくただ畏敬の念を持ってそれを見つめていた、とロウ氏は語った。
「とてもエキサイティングでした」と彼女は語った。 「私たちはプレートの境界を越えたことを知っていました。」
光沢のある粘土の厚さはおそらく 16 フィート未満で、コアを回収する際に上部と下部が失われ、層の色は黒から黄土色に切り替わります。鱗片状の質感は、地震で破壊された粘土によく見られます。とても滑りやすいので潤滑剤のように感じられる、とロウ氏は語った。
研究科学者の氏家耕太郎氏率いる日本の筑波大学で行われた臨床試験で、粘土はストレスに弱いのです。これらの実験では、小規模、中規模、大規模な地震など、さまざまな種類の地震をシミュレートしました。研究の結果、粘土は2011年の地震時のように濡れて極度の摩擦にさらされるとさらに滑りやすくなることが判明したと氏家氏はサイエンス誌に報告した。
どれくらい暑かったですか?
2011 年の地震の際、浅い断層が滑りやすく弱かったことを裏付けるもう 1 つの重要な測定は、チームの温度プローブでした。岩石のサンプリングが終了した後、掘削業者は断層を横切るボーリング孔に温度センサーを設置し、9か月後に遠隔操作車両によって温度センサーを収集した。
手をこすり合わせて暖かさを生み出すのと同じように、地震時の摩擦は断層で大量の熱を発生させます。フルトン氏の報告によると、東北地方の地震はこれほどまでに滑り、残留熱異常が華氏0.5度未満だったため高温になったという。
コンピューター シミュレーションによると、熱信号は静摩擦係数 0.08 に変換されます。これは、氷の道路上の車のタイヤと同じか、バナナの皮を踏むゴム靴より 0.01 大きい値です。 (の係数静摩擦物体を動かすのに必要な力の尺度です。)
「これは、本当に、本当に小さな数字です。ほとんどの岩石の摩擦係数は[0.6など]であると一般的に考えられている値よりも何倍も小さく、このことから、この断層の地震時の抵抗はほとんど、あるいはゼロであることがわかります」とフルトン氏は述べた。言った。 「とても滑りやすかったです。」
この摩擦データは、地震をより深く理解する上で重要なパズルのピースになるだろうと彼は述べた。これは、地震後に断層から得られた唯一の直接摩擦測定値の 1 つです。
「断層の摩擦抵抗は、地震の発生と停止、そして巨大地震への成長を制御する基本的なパラメーターです」とフルトン氏は述べた。 「私たちは皆、そのことについてもっと知ろうと努めています。地震の物理学そして可能であればそれらを予測します。そのためには、地震がどのように大きくなるのか、またどのように発生して停止するのかを制御しているものを知る必要があります。これはそれに制約を課すものであり、特に沈み込み帯におけるこれらのパラメーターの初めての実際に堅牢な測定値の一部です。」
なぜそんなに弱いのでしょうか？
フルトン氏は、断層が非常に高速で滑ると、断層が非常に弱くなる可能性があるという、増え続ける一連の研究にさらなる証拠を追加したと述べた。この動作は以下で見られました岩を使った実験室の実験断層帯やコンピューターシミュレーションから。しかし、東北地方太平洋沖地震の異常な挙動を説明する代替モデルが提案されている。
「（掘削プロジェクトの）発見により、これらの見解のどちらが正しいかの決定に近づくことができる」と、この研究には関与していないカナダ地質調査所の地球物理学者、ケリン・ワン氏は、同じく本日発表された研究の解説の中で述べている。科学で。
これらの研究は、掘削プロジェクトから得られた多くの研究のうちの最初のものにすぎません。科学者たちは、掘削コアからの化石と灰の層を分析して、その岩石と太平洋の他の場所の層との相関関係を調べています。別のプロジェクトでは、温度を監視するために使用されるボーリング孔を介して断層に対する余震の影響を測定することが含まれています。研究者らはまた、他の沈み込み帯でも龍皮粘土を探し、日本の沈み込み帯の深部でその挙動がどのように変化するかをモデル化することも計画している。最後に、摩擦の結果をコスタリカ、中国、台湾の他の活断層掘削プロジェクトと比較する計画がある。
そして科学者たちは、弱いドラゴンの皮の粘土がどのようにして地震と地震の間に地震エネルギーを蓄えることができるのか、それとも別のメカニズムが働いているのかを解明する必要がある。
「粘土は非常に弱いため、地震を引き起こすほどの弾性ひずみが蓄積するとは想像できないため、多くの議論や議論が行われてきた」とロウ氏は語った。 「21世紀に入って、マグニチュード9の地震は10回未満ですが、それぞれの地震が私たちに全く新しいことを教えてくれています。」
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