2011年の東北地方太平洋沖地震と津波は、約2万人の死者を出し、2,000億ドル以上の損害をもたらした。地震はマグニチュード9.1で、日本の地震ハザードモデルが日本海溝に対して予測していた値をはるかに上回り、発生した津波は海底断層破壊が表面まで到達したために壊滅的なものとなった。
14年間、地震学者はその理由を問い続けてきた。史上最深の科学海洋掘削探検に基づくScience誌に発表された新しい研究がその答えを提供する：柔らかく滑りやすい厚さ30メートルの遠洋性粘土層が自然の裂け目として機能し、破壊を狭い経路に集中させ、海底に到達させることを可能にしたのだ。
探検
2024年、JAMSTEC（海洋研究開発機構）が運航する掘削船D/V「ちきゅう」に乗船した60名以上の科学者からなる国際チームは、かつてない深さで日本海溝断層帯の掘削に乗り出した。IODP第405次航海（JTRACK）は、海面下に総掘削パイプ長7,906メートルを展開し、ギネス世界記録に史上最深の科学海洋掘削プロジェクトとして認定された。
目標は、太平洋プレートがオホーツクプレートの下に沈み込むプレート境界であるメガスラスト断層の浅部であった。この地域は2011年3月11日に壊滅的に滑り、津波を発生させた場所である。
粘土層
掘削が明らかにしたのは予想外のことだった。はるかに強い岩層に挟まれて、微視的な粒子が水柱から沈降して数百万年かけて形成された、厚さ約30メートル（100フィート）の遠洋性粘土の堆積物があった。粘土は非常に柔らかく滑りやすく、機械的にはほとんど強度がない。
地震が発生すると、この粘土層は断層破壊が伝播するための非常に弱い面を提供した。地殻のより深くで止まる代わりに（ほとんどの沈み込み帯地震は深さ約50キロメートル、約32マイルで発生する）、東北地震の断層破壊は粘土層に沿って焦点を絞った経路を上昇し、わずか約15マイルの深さで海底に到達した。
「断層破壊面はこの粘土層の中でわずか1センチメートルほどの厚さしかありませんでした」と、北アリゾナ大学准教授で探検の共同首席科学者であるクリスティン・レガラ氏は大学の広報室へのコメントで述べた。粘土は「非常に焦点が絞られ、非常に弱い面であり、断層がどこに形成されるかを事前に決定します。」
6分間の変位
その結果、わずか6分間で海底が40～60メートル（130～200フィート）変位した。比較として、2001年のワシントン州ニスカリー地震では断層はわずか数メートルしか変位しなかった。東北地震は、ロサンゼルスからサンフランシスコまでの回廊と同じ大きさの領域の海底全体を、卵が茹で上がる時間でその距離だけ移動させた。
「メガスラストの最も浅い部分での50～70メートルの滑りが、壊滅的な津波を発生させたのです」と、筆頭著者J.D.カークパトリック（イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校）によるScience論文の著者らは記している。
その意味するところは警鐘的である。遠洋性粘土層は太平洋周辺の沈み込み帯に共通して存在する。それらが存在する場所ではどこでも、浅く焦点を絞った断層破壊の伝播と、それに続く津波の可能性を生み出す可能性がある。
将来への警告
この発見は、遠洋性粘土を持つすべての沈み込み帯がマグニチュード9の地震を発生することを意味するわけではない。応力条件、プレート収束速度、熱構造のすべてが寄与する。しかし、津波リスクの評価に役立つ地質学的マーカーを提供する：厚い遠洋性粘土層が沈み込み帯の浅部に存在する場合、浅い津波発生断層破壊の可能性は従来の想定よりも高い。
レガラ氏と同僚たちは現在、同様の粘土層が存在する可能性がある太平洋北西海岸沖のカスカディア沈み込み帯を含む他の沈み込み帯での掘削キャンペーンの拡大を提唱している。2011年の東北地震はモデルに粘土が含まれていなかったため驚きであった。次の地震はそうであってはならない。
雅子 訳
開示：Science誌に掲載された査読付き論文（2025年12月オンライン、2026年1月印刷）に基づく。DOI：10.1126/science.ady0234。タイトル：「Extreme plate boundary localization promotes shallow earthquake slip at the Japan Trench。」筆頭著者J. D. Kirkpatrick。第一著者Christine Regalla（NAU）はNAU所属の共同首席科学者。