地球内部の水・マグマをとらえ、地震や火山の仕組みに迫る~地震波と電気伝導度の統合解析による東北地方の地下イメージング~

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2025-05-22 東京大学地震研究所

地球内部の水・マグマをとらえ、地震や火山の仕組みに迫る~地震波と電気伝導度の統合解析による東北地方の地下イメージング~

東京大学地震研究所は、地震や火山活動に関与する地球内部の水やマグマの3Dマッピングに成功しました。東北地方中央部の地下40kmまでの領域を対象に、地震、火山、温泉との位置関係を含めてイメージングを行い、マグマが火山・非火山地域を問わず深部に広く分布し、そこから放出される流体が高い流体圧を生じさせ、地震を誘起していることを明らかにしました。この成果は、マグマ、流体、地震の関連性を具体的に示した初の研究であり、火山噴火や地震発生の中長期的な評価や減災への貢献が期待されます。

<関連情報>

マグマ、流体、地震の関係を明らかにする地流体マッピング Geofluid mapping reveals the connection between magmas, fluids, and earthquakes

Hikaru Iwamori,Yasuo Ogawa,Tomomi Okada,Tohru Watanabe,Hitomi Nakamura,Tatsu Kuwatani,Kenji Nagata,Atsushi Suzuki & Masahiro Ichiki
Communications Earth &  Environment  Published:22 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s43247-025-02351-9

Abstract

Subsurface geofluids drive Earth’s evolution through seismogenesis, volcanism, and plate motion. Previous geofluid-distribution estimates from various geophysical methods show large variations. To quantify the geofluid distribution, we employ a novel inversion method capable of simultaneously analysing seismic velocity from high-resolution seismic-wave tomography along with electrical conductivity from magnetotelluric data in a volcanic region of Northeast Japan. This study successfully maps the volume and geometrical parameters of aqueous fluids and basaltic and andesitic magmas. A large, slightly leaking fluid reservoir is identified at a depth of 10–20 km. The fluid pressure-depth profile indicates that the seismogenic region corresponds to the area with the highest excess fluid pressure directly above the reservoir. At the bottom of the reservoir near the Moho, the basaltic and andesitic magmatic roots exhibit horizontal distributions to the west and east of the volcanic front, respectively. Andesitic magma is identified directly beneath the front, along with a magma-depleted zone near the Moho. We deduce that magma along the Moho released aqueous fluids, resulting in high pore-fluid pressure that induced earthquakes in the upper crust. Certain magmas ascended to form active volcanoes, leaving behind a magma-depleted zone. Our findings highlight the importance of crustal processes in volcanic-front formation.

1702地球物理及び地球化学
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