中国、四川盆地北西部での過圧メタン含有流体による誘発地震

私たちの足元に潜む見えない力

多くの人は地震をプレートの擦れ合いの結果だと考えます。しかし地下深くでは、閉じ込められた流体が静かに圧力を高め、ある日突然岩石を破壊して地面を揺るがすことがあります。本研究は中国・四川盆地北西部の4キロメートル以上の深さに存在するメタン豊富な流体に注目します。微小な鉱物脈に刻まれた化学的・構造的手がかりを読み解くことで、研究者たちは極めて高い地下ガス圧が単独で岩石を破砕し局所的な地震を誘発し得ることを示しています。これは地震の目に見えない原因を直接的に示す稀な証拠です。

圧縮と隆起が形作った盆地

四川盆地はチベット高原の東縁に位置し、数千万年にわたり地殻が圧縮されてきた領域にあります。隣接する龍門山などの山塊が隆起するにつれて、盆地底部は押し下げられ横方向にも変形し、典型的な「前陸棚盆地」の環境がつくられました。この環境下で、三畳紀の徐家河層を構成する厚い砂岩、泥岩、石炭層が埋没・褶曲・多数の断層や割れ目に切断されました。これらの岩石は重要なガス貯留層であるだけでなく、微小断層、引き裂かれた破片、液化砂脈、地震堆積物（シスマイト）として知られる粉砕帯など、過去の地震の痕跡を豊富に保存しています。

地下圧力計としての微小脈

ここで流体が地震とどのように相互作用したかを理解するために、研究者らは2本の深井から採取した採掘コアを調べました。これらのコアの中で、彼らは複数世代の方解石脈で満たされた特異な水平割れ目に注目しました。初期の脈は岩床方向に平行な繊維状層として成長しており、これはすでに異常に高い流体圧の下で形成されることで知られたパターンです。その後、鋭い円錐形の方解石脈がこれらの初期層に向かって成長しました。顕微鏡やカソードルミネッセンス撮像で、チームは一連の過程を再構築できました。すなわち、高い流体圧下で割れ目が開き、脈が成長して部分的に閉塞し、さらに新たな流体パルスが同じ割れ目を再び開いて拡大したのです。

微小ポケットに閉じ込められたメタンの捕獲

最も明確な手がかりは流体包有体――最も若い方解石脈内に閉じ込められた微小な流体ポケット――から得られました。レーザーラマン分光法を用いて、著者らは多くの包有体がほぼ純粋なメタンガスを含み、わずかな固体ビチューメンを伴う場合もあることを示しました。これらのメタン単独の包有体は事実上封印された圧力カプセルです。メタンのラマン信号のシフトを測定し、まれに共存する水の包有体が記録する捕獲温度と組み合わせることで、チームは包有体が形成されたときの元のガス密度と圧力を算出しました。その結果、約115〜157メガパスカルという極めて高い圧力が明らかになりました。これは後期ジュラ紀のその埋没深度で予想される通常圧力の約2倍以上に相当します。

破断点へ向けて蓄積される力

本研究は、そのような過圧がどのように発達し、最終的に放出されたときに何が起きたかを繋ぎ合わせます。時間をかけて、前陸棚盆地からの地域的な圧縮がメタン豊富な流体を徐家河層の閉塞された水平割れ目に押し込みました。周囲の岩石が強く圧縮・セメント化されていたため、即座に破綻することなく異常に高い内部流体圧に耐えられました。メタンの流入が続くにつれて、割れ目は円錐形方解石脈が成長可能なほど拡大し、閉じ込められた流体はますます過圧になっていきました。最終的にその圧力は岩石が支持できる限界を超えました。弱点では割れ目が突然破裂し、円錐形脈が対向する壁の初期の繊維状脈を貫通したのです。これは急激な圧力低下と割れ目の閉鎖を示す凍結された記録です。

静かなガスから揺れる地面へ

著者らは、このような過圧メタンの急激な放出が局所的な応力場を攪乱し、局所地震を発生させたと主張しています。この考え方は同じ岩層全体に広く見られる脆性変形やシスマイトの存在によって強く裏付けられます。これらは岩石が形成された後にも地震が繰り返し硬化した岩石に影響を及ぼしたことを示しています。簡潔に言えば、徐家河層の岩石は極端なガス圧の蓄積とその放出に伴う地震の痕跡の両方を記録しています。一般向けの重要なメッセージは、一部の地震はプレートの緩やかな運動だけでなく、深く閉じ込められた高圧流体（メタンのような）の急速な放出によっても引き起こされうるということです。これは静かな岩を突然地震の震源に変える見えない力です。

引用: Song, Y., Chen, Y., Zhao, Z. et al. Earthquakes induced by overpressure methane-bearing fluid in northwest Sichuan Basin, China. Sci Rep 16, 13572 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43747-7

キーワード: 地震, メタン過圧, 四川盆地, 流体誘発地震, 前陸棚盆地