産業技術総合研究所（産総研）らの研究チームは10月21日、沖縄トラフ南部で、地中から流れ出す熱が比較的少ない場所にも多数の正断層が広がることを確認したと発表した。海の盆地が生まれる過程では、マグマの熱が地殻を弱める役割が重視されてきたが、今回の観測は、大規模なマグマ供給の証拠が乏しい条件でも地殻が引き伸ばされる可能性を示す。ただし、低い熱流量はマグマの不在を証明するものではない。熱と地下構造を組み合わせた調査から、海底が裂け始める段階の姿が見えてきた。

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熱と断層を一緒に調べる理由

沖縄トラフは、琉球弧の背後で地殻が引き伸ばされている背弧海盆だ。背弧海盆とは、プレートが沈み込む場所の近くで、上側の地殻が引っ張られてできる海の盆地をいう。今回の対象は、本格的な海洋底拡大へ移る前の初期段階にある八重山海底地溝と与那国海底地溝である。

マグマが地下から上昇すると、その熱で地殻の強度が下がり、変形しやすくなると考えられている。一方、引っ張られた岩盤が割れ、その片側がずり下がる正断層も地殻の伸長を担う。リフトと呼ばれる細長いくぼ地の形成が始まるとき、熱と断層がそれぞれどのように関わるのかは、なお議論が続く問題だ。

産総研の大坪誠氏、東京大学の木下正高氏、高知大学の池原実氏、海洋研究開発機構の新井隆太氏らがまとめた論文は、査読済みの原著論文として、2026年10月21日に『Progress in Earth and Planetary Science』に掲載された（DOI: 10.1186/s40645-026-00854-3）。断層、熱、磁気を別々に論じるのではなく、二つの地溝を共通の観測枠組みで比べた点に特徴がある。

低い熱流量自体は、八重山海底地溝で以前にも報告されていた。今回の新しさは、その熱環境と、浅い地下で断層がどう分布しているかを対応づけたことにある。熱だけでは判断しにくいマグマの関与も、地下構造と磁気の情報を重ねることで検討できる。

2つの地溝で測った熱と断層

研究には学術研究船「白鳳丸」の2航海と「新青丸」の1航海のデータが用いられた。主な反射法地震波探査は、2023年12月から2024年1月にかけての白鳳丸の調査で行われている。論文で詳しく分析したのは、八重山側の約10 kmの測線YA4と、与那国側の約30 kmの測線YO2という代表的な2断面だ。

反射法地震波探査は、海面近くから人工的な振動を送り、地層の境界などで反射して戻る波を記録する方法である。地下を掘って断層を見る代わりに、波の記録から構造を読み解く。得られた断面では、両方の地溝に海底面を切る正断層が多数認められ、与那国の測線では少なくとも約20 kmにわたって分布していた。八重山では、より密に並ぶ断層が階段状の構造を作っている。

熱の観測では、長さ4 mの堆積物採取装置に7個の温度センサーを取り付け、深さによる温度変化を測った。採取した堆積物の熱の伝わりやすさも調べ、両者を掛け合わせて地殻熱流量を求める。論文が新たに取得した測定として挙げるのは5地点で、熱流量の不確かさはおよそ10%とされている。これは測定の不確かさであり、以前の値からの増減率ではない。

熱流量は、多くの地点で40〜63 mW/m²（1平方メートルあたり40〜63ミリワット）だった。ただし、地溝の軸付近にあるHPC26では約730 mW/m²という局所的な高値も得られている。研究チームは、この例外が熱水の循環や局所的なマグマの影響を反映している可能性を挙げた。低い値が広く見られることと、高い値を示す地点が存在することは両立する。

これらは海で得た観測値と、その記録に基づく地質学的な解釈である。シミュレーションで地殻を引き伸ばした結果でも、温度を操作して原因を確かめた実験でもない。

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低い熱流量から何が言えるのか

八重山の反射断面には、浅い地下の貫入体かもしれない局所的な構造も写っている。貫入体はマグマが周囲の岩石へ入り込んでできるが、今回の構造の起源を確かめるには、さらに高い解像度の探査などが必要だ。産総研の発表も「局所的なマグマ活動の可能性はあるものの」と留保している。

熱流量、反射断面、磁気の観測ごとに、支持する解釈と未確定の範囲を対応させる。大坪氏らの論文の結果と考察に沿って、同じ調査対象で得た三つの情報を並べると、根拠の役割が分かる。

観測 支持する解釈 残る限界
熱流量は概して40〜63 mW/m²。HPC26では約730 mW/m² 浅い部分の熱の流れは概して小さく、局所的な高温域も存在する 地下のマグマ供給量を直接測った値ではない
両地溝に広がる正断層と、八重山の局所的な構造 多数の断層が変形を担い、局所的な貫入体がある可能性 代表2断面の解釈で、深部構造や貫入体の起源は未確定
場所によって異なる磁気異常 広範囲の浅い火山体より、局所的に磁化した岩体と整合する 磁気だけでは岩体の形や体積を一意に決められない

この組み合わせは、マグマの寄与が比較的限られた条件で、多数の正断層が地殻の伸長を担うという解釈を支える。冷たさが断層を生んだという因果を確定したわけではなく、地下のマグマが完全に存在しないとも言えない。

海底で測る熱流量には、地下からの熱源以外の条件も影響する。堆積物が厚く積もることや熱水が循環すること、一時的な熱の状態によって、地下深くの活動が表面の値にそのまま現れない可能性があるためだ。原論文も、低い熱流量はマグマの寄与が限られるという説明と整合するが、それを一意に示す証拠ではないと位置づけている。

今回の調査は、激しいマグマ活動を伴う説明だけでは捉えきれない初期リフト形成を検討する材料になる。ただし、二次元の反射断面で見える断層の傾きやずれは、実際の三次元構造と異なることがあり、深い地殻の姿も未解明だ。低熱流量は先行観測と整合する一方、原論文と産総研の発表には、この統合的な解釈を独立に追試した結果は示されていない。

地震リスク評価へつなぐ次の観測

地殻の熱環境は、地震で割れることのできる層の厚さとも関わる。研究チームは、地温勾配とその層の厚さを結びつける既存の評価枠組みに今回の熱流量を当てはめ、沖縄トラフ南部でM7クラスの地震が起こり得ると論じた。ただし、原論文はこの推定に大きな不確かさがあると明記している。

熱流量と地震規模の関係は、今回の調査で因果を実験的に証明したものではない。地震の規模を考えるには、断層がどこまでつながるか、岩盤の力学的な性質、応力がどう蓄積するかも関わってくる。今回の結果から、地震の発生時期や確率が求められたわけではない。

産総研によると、今後は地球深部探査船「ちきゅう」を使い、海底下約100 mまでの地殻熱流量を調べる航海を予定している。さらに将来の国際海洋科学掘削計画（IODP3）では、貫入体やマグマ活動の実態を直接確認することを目指す。浅い海底面の熱の流れと、掘削で得る深い部分の熱や岩石を照合できれば、断層とマグマが初期の地殻変形をどのように分担するのかを、より具体的に検証できる。