朝鮮半島東南部の深部地殻高密度物質がもたらす地震影響

地殻下に隠れた重み

なぜ韓国で記録された大きな地震のうち二つが、ほぼ同じ地域でほぼ1年の差で発生したのか。本研究は、プレート衝突や人為的活動といった馴染みのある要因を超えて、はるかに目に見えにくい存在に注目する：東南部朝鮮半島の地殻深部に埋もれた重量のある岩塊。著者らは、この高密度物質が地殻をどのようにたわませ、断層にかかる応力をどのように再配分するかをモデル化することで、数十キロメートル地下の存在が表層の強い地震を静かに誘発し得ることを示す。

異例の揺れが起きる領域

2016年慶州（Gyeongju）と2017年浦項（Pohang）の両地震はいずれもマグニチュード5.5で、既に地震活動が比較的活発とされる東南韓国の梁山（Yangsan）断層系の近傍で発生した。浦項地震は地熱開発に伴う流体注入と関連づけられ世界的に注目されたが、注入された水量は地震の大きなエネルギー放出を完全に説明するには少な過ぎた。同時に、この地域での重力観測は強い正の異常を示しており、地殻深部に異常に高密度な物質がある手がかりとなる。過去の地震波探査や磁気探査は、東海（East Sea）が開いた際にマグマが地殻底部で溜まり固化して形成されたと考えられる、厚い苦鉄質（鉄・マグネシウムを多く含む）岩体の存在を示唆していた。

地殻をたわませる埋没した岩塊

研究者たちは、この高密度物質（マグマ下付と解釈される）が地殻の応力をどのように変え、主要断層にどう影響するかを理解しようとした。まず詳細な重力データと地震データを用いて、内陸の朝鮮半島から東海にかけての地殻密度の二次元像を構築し、それを地域の三次元モデルへと変換した。シミュレーションでは、その高密度体は地殻とマントルの境界の直上に位置し、沿岸側（東側）で厚く、内陸側（西側）で薄くなる。周囲の岩石より重いため、厚い部分では地殻をゆっくりと押し下げ、端部付近では緩やかな上方たわみを生じさせる埋没した重しのように振る舞う。

熱、流動、そして変化する応力

この話で温度は重要な役割を果たす。陸上と海域での測定は、東南韓国と隣接する鬱陵（Ulleung）盆地が朝鮮半島の平均に比べてより高温であることを示している。下部地殻および上部マントルがより温かければ岩石は柔らかく流動しやすくなり、高密度体はより沈み込み、覆う地殻を強くたわませる。研究チームは、地殻—マントル境界の温度を比較的低いものから高いものまで変えて3Dの粘弾性モデルを実行した。温度が高いケースでは、高密度層はより深く引き下げられ、上部地殻に及ぼす応力変化を増幅した。厚い東側直上では、沈降する重みが追加の圧縮応力を生み、薄い西側縁ではたわみによって引張の領域が形成された。これらの応力差は地震が発生する深さまで上方に及び、数十キロメートルにわたって外側へ広がった。

破壊に近づいた断層

この深部荷重が実際の地震にどのように影響しうるかを見るため、著者らは慶州や浦項で破壊した面を含む既知の断層上のクーロン破壊応力の変化を計算した。正の変化は断層が滑りに近づくことを意味し、負の変化は安定化を示す。高密度体がない場合でも、遠方のプレート運動に由来する地殻の圧縮はすでに東南韓国の多くの断層を応力負荷していた。しかし高密度層を付け加えると、浦項・慶州の断層面や近接するいくつかの断層区間でクーロン破壊応力が概ね0.2〜1メガパスカル増加し、特に体の厚い東側直上でその増加が顕著だった。これらの応力の上昇は、浦項での流体注入による直接的な応力変化として計算された値より大きく、モデル化した地殻がより高温で弱いほど強くなった。

「安定」と考えられる地域における地震ハザードの再考

本研究は、東南韓国の地下深くにある重い地殻スライスが長期間にわたり断層の背景応力を静かに上昇させてきたことを結論づけ、これが同地域で国の最近の重要な地震が発生した理由の説明に寄与することを示す。流体注入のような人為的活動は最終的な引き金にはなり得るが、それは断層がすでに埋没した高密度体によって増強された造山的負荷により臨界状態に近づいていたからである。地質学的に安定と見なされがちな地域に暮らす人々にとって、メッセージは明白だ：地震ハザードはプレート境界だけで決まるわけではない。地殻密度や温度、レオロジー（変形特性）の微妙な違いがプレート縁から離れた場所に応力を集中させ得るため、重力、熱流、詳細な地下イメージングを従来の構造モデルと統合して、深部まで考慮した堅牢な地震リスク評価が必要である。

引用: Kim, M., Choe, H., Cheon, Y. et al. Seismic effects of deep crustal high-density material in the southeastern Korean Peninsula. Commun Earth Environ 7, 328 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03345-x

キーワード: プレート内地震, 地震ハザード, マグマ下付, 地殻応力, 朝鮮半島