発表のポイント

● 2024年能登半島地震の震源域の地下に、地震波が周囲より異常に速く伝わる高速度体^（注1）が存在することを明らかにしました。

● この高速度体は、日本列島形成時の火山活動に起因する固化した古マグマである可能性が高いことがわかりました。

● この古マグマは、当初は約3年間継続していた群発地震^（注2）の移動を妨げる「壁」の役割を果たしていましたが、最終的にマグニチュード7.6の能登半島地震を引き起こした破壊の中心となるアスペリティ^（注3）として機能したことが明らかになりました。

● 地下の構造の不均質性が、各地で発生する群発地震が大地震の発生につながるかどうかを評価するための重要な手掛かりとなる可能性を示しています。

□ 東北大学ウェブサイト

概要

能登半島では、2020年12月頃から活発な群発地震が続いていましたが、2024年元日にマグニチュード7.6の能登半島地震が発生しました。なぜこのような複雑な地震活動が起きたのか、なぜ群発地震が大地震につながったのか、その要因はこれまで不明でした。

東北大学大学院理学研究科の髙木涼太准教授らの研究チームは、高密度な臨時地震観測に基づく高解像度の地下構造探査により、能登半島地震の震源域の地下に、周囲に比べて地震波速度が異常に速い領域（高速度体）が存在することを発見しました。3年前から継続していた群発地震はこの高速度体を避けるように発生したのに対し、能登半島地震の主要な断層破壊はその中で発生しました。この高速度体は、固化した古マグマである可能性が高く、過去の火山活動によって地下に形成された構造とそれによる透水性の不均質が、現在の群発地震の発展や大地震の発生過程を支配した要因であることを示唆しています。

本研究成果は科学誌Science Advancesに2025年10月15日午前2時（米国東部時間。日本時間10月16日午前3時）付で掲載されました。

詳細な説明

研究の背景

2024年1月1日に石川県能登地方で発生した能登半島地震は、マグニチュード7.6、最大震度7を観測し、広範囲で甚大な被害をもたらしました。この地震により住宅やインフラが破壊され、多くの人々の生活が一変する状況となりました。

能登半島地震の特に注目すべき点は、この大地震の震源近くで、約3年前の 2020年12月頃から活発な群発地震活動が継続していたことです。これまでの研究により、群発地震は地下深部の流体の移動によって引き起こされていたことが明らかにされてきました。しかし、なぜこの群発地震活動が大地震につながったのか、その原因ははっきりしていませんでした。

また、地殻変動や地震波形の観測データの詳細な解析により、能登半島地震は、ゆっくりとした断層破壊から始まった後、急に加速・伝播し、全長約150 kmの断層を破壊する大地震に至ったことが示されていました。しかし、なぜこのような複雑な破壊過程を起こしたのかも不明でした。

今回の取り組み

そこで、震源域の高精細な地下構造を明らかにするため、東北大学が能登半島に臨時的に設置した12台の地震計と既存の観測網と合わせた高密度な地震観測データを活用しました（図1）。この臨時地震観測は能登半島地震の約1ヶ月前（2023年10月から11月）までに実施していたものです。そして、海洋の波浪によって常に発生しているわずかな地面の揺れ（常時微動）のデータを解析することで、地下の地震波速度構造をこれまでにない高い解像度で描き出すことに成功しました。

その結果、2024年能登半島地震の震源域の地下に、地震波が周囲よりも速く伝わる領域（高速度体）が存在することが明らかになりました（図2）。また、この高速度体は、およそ1500万年前の火山活動の供給源となったマグマが、地下で冷え固まったものである可能性が高いことが、その分布や速度、地質構造との比較から示されました。

さらに重要な点は、地震発生前の3年間にわたる群発地震が、この固化した古マグマを避けるように発生していたのに対し、能登半島地震の主要な断層破壊は、その古マグマの中で発生していたことです（図3）。このことから、この古マグマが、当初は、群発地震を引き起こす地下の流体の移動を妨げる「不透水性の壁」としての役割を果たしていましたが、最終的にマグニチュード7.6の能登半島地震を引き起こした破壊の中心となる「アスペリティ」として機能したことが明らかになりました（図4）。群発地震発生域のすぐ隣にこの固い古マグマが存在したことで、能登半島地震は初期破壊に時間を要し、その後この古マグマが破壊されたことにより断層破壊が加速して東西方向へ伝播し、最終的にマグニチュード7.6という大地震に至ったと考えられます。本研究の結果は、過去の火山活動によって形成された固結マグマと、それによる地下の水の通りやすさ（透水性）の不均質が、群発地震の発展と大地震の発生を支配した要因であることを示しています。

今後の展開

2025年には、トカラ列島や山口県北部でも群発地震が発生しました。このように、群発地震は、日本各地、世界各地で発生し、大きな被害をもたらす大地震につながるのではないかという懸念を常に引き起こします。多くの場合は、大地震が発生せずに終息しますが、能登半島の場合は、甚大な被害をもたらした能登半島地震につながりました。今回の研究は、群発地震が大地震につながるかどうかを評価する上で、震源域周辺の構造や透水性の不均質が鍵となることを示しています。高密度の地震観測による高精細な地震探査により、大地震を引き起こしたケースとそうでないケースにおける地下の構造や透水性の違いを明らかにすることで、群発地震の発展や終息を支配する物理をより深く理解できるようになる可能性があります。これにより、群発地震が発生する地域における地震ハザードの評価に貢献できると考えられます。

図1. 震源・観測点マップと臨時地震計設置時の様子。能登半島地震（黄色星）と群発地震（赤点）の震源は Yoshida et al. (2024) による。背景のカラーは能登半島地震による隆起量（Ma et al. 2024）。四角は臨時地震観測点（黒）と定常地震観測点（白）。

図2 . (A) 1500万年以上前の火成岩の分布（産業技術総合研究所）。(B) 能登半島地震による隆起（Ma et al. 2024）。(C-F) 今回明らかになった地下の高速度体と地震波速度構造。

図3. 今回明らかになった能登半島下の地震波速度構造と、群発地震および能登半島地震との関係。

図4. 能登半島の地下構造の概念図。

謝辞

地震観測にご協力いただいた石川県珠洲市、輪島市、および地権者の方々に心より感謝申し上げます。本研究は、文部科学省・災害の軽減に貢献するための地震火山観測研究計画（第3次）、および科学研究費補助金（23K03522, 23K17482）の支援を受けました。本論文は「東北大学2025年度オープンアクセス推進のためのAPC支援事業」の支援を受け、Open Accessとなっています。

用語説明

注1. 高速度体：地震波が周囲より速く伝わる地下の領域。通常は、岩石が固く密度が高い部分に相当します。
注2. 群発地震：本震の後に余震が発生するという通常の地震活動とは異なり、明確な本震を持たずに地震が特定の地域に集中的に多数発生する現象です。地下深部の流体の関与が指摘されています。
注3. アスペリティ：地震の際に破壊される断層面の中で、特に滑りにくい領域を指します。ここに大きな歪みが蓄積し、破壊されることで、規模の大きな地震が発生します。

論文情報

タイトル：Rupture of solidified ancient magma that impeded preceding swarm migrations led to the 2024 Noto earthquake
著　　者：Ryota Takagi*, Keisuke Yoshida, and Tomomi Okada
*責任著者　東北大学大学院理学研究科 准教授 髙木涼太
雑誌名　：Science Advances
DOI　　：10.1126/sciadv.adv5938

問い合わせ先

＜研究に関すること＞
東北大学大学院理学研究科
地震・噴火予知研究観測センター[web]
准教授　髙木 涼太（たかぎ りょうた）
TEL：022-795-3929
Email：ryota.takagi.c1[at]tohoku.ac.jp

＜報道に関すること＞
東北大学大学院理学研究科 広報・アウトリーチ支援室
TEL：022-795-6708
Email：sci-pr[at]mail.sci.tohoku.ac.jp
＊[at]を@に置き換えてください

Posted on：2025年10月16日