2023年カフラマンマラシュ地震後の非対称変形が明かすプレート間のレオロジー差

巨大地震の後、地球がゆっくりと癒える仕組み

2023年2月にトルコ南東部とシリア北西部を襲った一対の地震は、建物を一瞬で破壊しましたが、地面そのものは何年にもわたって動き続けています。このゆっくりとした変化を理解することは、地球深部の挙動、ひずみが隣接する断層へどのように伝わるか、将来どこで地震が起きやすくなるかを明らかにするために重要です。本研究では高度なレーダー衛星を用いて東アナトリア断裂周辺の地表をほぼ2年にわたって三次元で観測し、断層の両側で非対称に生じる変形と、それが示す下部プレートの隠れた強度についての驚くべき不均衡を明らかにしました。

断層の両側に見る二つの物語

これらの地震は、アラビアプレートとアナトリアプレートの境界に沿う主要な左右ずれ断裂である東アナトリア断裂上で発生しました。揺れは短時間で収まりましたが、衛星観測は表面が断層周辺数百キロメートルにわたって滑ったり、隆起・沈降を続けたことを示しています。研究者たちは欧州のSentinel‑1レーダー衛星からの多数の画像を組み合わせ、東西・南北・上下方向の時間経過に伴う地表変動のタイムラプスマップを作成しました。これらの地図は水平変動が支配的で、2年で最大約15センチに達し、地震本震で滑った領域よりもはるかに広範な帯域で地震後運動が生じていることを示しており、脆性的地殻の深部で起きている重要な過程を示唆しています。

見えない不均衡の検出

最も際立ったパターンは、両プレート間の強い不均衡です。断層の北側、アナトリア側では変形が大きく断層近傍に集中的に現れます。断層の南側、アラビア側では変動は小さいもののより広い領域に広がり、時間とともに遅く減衰します。運動の時間変化を単純な曲線でフィットすると、変形の「減衰時間」――運動が減速するまでの時間――がアラビア側の方が一貫して長いことが示されます。このテンポの違いは断層表層での滑りだけでは説明できず、通常であれば両側で同様の時間特性をもたらすはずです。むしろ、地殻と上部マントルの深部における流動特性の違いを示しています。

地球深部を覗く

この考えを検証するため、著者らは地震後に下部地殻と上部マントルが非常に粘性の高い、ゆっくり流れる流体のように振る舞うと仮定したコンピュータモデルを構築しました。彼らは、独立した地震学的研究が示唆するアラビア側の方が剛性が高いという知見を手がかりに、各プレート下の層に異なる強さを割り当てました。多数の試行錯誤を経て、観測と最もよく一致するのはアラビア側の下部地殻がアナトリア側よりかなり強く、アナトリア側の上部マントルがアラビア側よりも速く緩和する場合であることが分かりました。この図式では、柔らかいアナトリア側は速く断層近傍で変形し、剛なアラビア側はよりゆっくりだが広い領域で応答するため、観測された空間的・時間的な不均衡が自然に再現されます。

地殻内の水と間隙水圧の役割

この深部流動モデルでも、まだ説明のつかない垂直方向の動きがありました：断層北側の広い隆起と南側の沈降です。研究チームはこれらの上下運動を地殻岩石にある微小な空隙内の流体圧の変化、すなわち間隙圧に伴うポロエラスティックな反発と結びつけました。断層が滑った際、含水岩石が圧縮や伸張を受け、可圧縮性が一時的に変化しました。流体がゆっくり再分配されるにつれて、表面はそれに応じて隆起または沈降しました。モデル化された垂直変位と観測値を比較することで、特に剛なアラビアプレート下で、地殻の圧縮に対する応答が異常に大きく変化したことが推定され、2023年の地震が深部で岩石特性を大きく変えたことが示唆されます。

地震後運動に関する再考

要素を総合すると、本研究は2023年カフラマンマラシュ地震後の継続的な変形の大部分が、下部地殻と上部マントルにおける深くてゆっくりした流動によって駆動され、浅い地殻では流体に関わる反発がこれを補助していると結論づけます。対照的に、断層自体の継続的な滑り――しばしば地震後運動の主因とされる過程――はここでは小さな役割しか果たしていません。専門外の読者にとっての主要なメッセージは、地球内部は均一ではないということです：この主要なプレート境界の片側はもう一方より機械的に強く、その隠れたコントラストが揺れが収まった後も地表がいつどこでどう動き続けるかを支配しているのです。こうした詳細な三次元の“映像”は、破壊的な地震を地球内部の仕組みを明らかにする自然実験へと変えつつあります。

引用: Liu, J., Jónsson, S., Li, X. et al. Interplate rheological contrast revealed by asymmetric deformation after the 2023 Kahramanmaraş earthquakes. Nat Commun 17, 3182 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69992-y

キーワード: 地震後変形, 東アナトリア断裂, 粘弾性緩和, 多孔質地殻の反発, カフラマンマラシュ地震