国立产业技术综合研究所［中钵良二会长］（以下简称“AIST”）地质信息研究部[研究部主任田中雄一郎]研究主任高桥正树基于模拟模型的思想实验揭示，第四纪时期日本列岛东西向缩短的地壳变形原因并非之前认为的太平洋板块的运动，而是菲律宾海板块的运动。日本列岛的地壳运动，山脉不断上升，土地不断扩张，也是本州内陆地震频繁发生的原因。
这项研究在逻辑上将日本列岛周围的板块运动与地壳变形联系起来，不仅可以绘制过去板块运动与过去地壳变形之间因果关系的地质情景，还可以绘制未来地壳变形的地质情景。
这项研究的详细信息将于 2017 年 6 月 29 日公布地质调查研究报告
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| 使用模拟模型揭示的日本列岛地壳变形的力学框架概念图 |
本州岛诞生于大约300万年前，当时东西向缩短的构造运动导致以前的洋底上升，大片地区变成了陆地，即使现在，该地区仍在东西方向上受到强烈推挤。北阿尔卑斯山和南阿尔卑斯山都是陡峭的山脉，因为本州被强大的力量推向东西方。我们今天看到的日本列岛崎岖的地貌是过去三百万年构造运动的结果。
第四纪这种东西缩短的地壳变形不仅造就了日本列岛的地貌，还带来了地震灾害等负面自然现象（图1）。本州内陆地震频繁发生，如1995年的兵库县南部地震和2004年的新泻县中越地震，都是由于东西向缩短的地壳变形导致日本列岛各地发生扭曲所致。随着地壳从东向西缩短，应变能在地壳中积累。当超过地壳强度时，地壳破裂，逆断层和走滑断层的运动释放应变能，引发地震。
这样，第四纪时期东西缩短的地壳运动在产生地震灾害等负面自然现象的同时，也为日本人民创造了居住的场所（土地）。而且，它对我们独特的日本文化和审美观念也产生了很大的影响。弄清楚原因不仅是防灾或地质问题的问题，而且可以帮助我们了解日本、我们居住的地方和我们自己的历史。
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| 图1 日本列岛周围的板块运动和频繁的内陆地震 |
| 本州的大片地区正在向东西方向推进（图中的红色箭头）。 |
长期以来，日本列岛从东向西缩短的地壳变形一直被认为是由太平洋板块向西移动的俯冲运动引起的。然而，众所周知，太平洋板块的运动在超过 4000 万年的时间里基本保持不变。如果太平洋板块是日本列岛地壳活动活跃的原因，那么这意味着日本列岛从300万年前开始就一直在经历东西向缩短的地壳变形，这就带来了地质不一致的问题。这次，我们尝试通过使用模拟模型进行思想实验来解决这个问题，同时考虑到其他板块的运动。另外，盘子是欧拉极的旋转轴进行旋转运动，但在本文献的图中，该旋转轴由销表示。
日本海沟、伊豆小笠原海沟、南海海沟都是板块俯冲边界，房总半岛东海岸附近有世界上唯一的海沟-海沟-海沟三重交界处（以下简称三重交界处），这三个海沟在一处交汇。这个三重集合点的安排的时间进程使用模拟模型进行了研究。
首先，我们假设日本列岛（本州）属于未变形的欧亚板块，并试图将菲律宾海板块的旋转轴移至北海道东北方向（图2）。
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| 图2 日本列岛周围板块运动的传统模型 |
| 在地质时间尺度上，太平洋板块在三重交界处被切断。 |
如果菲律宾海板块继续旋转，在三重交界处交汇的日本海沟和伊豆小笠原海沟将会发生移动。这一点早在1969年就已经指出，其内容已发表在许多地球科学教科书中，被认为是固体地球科学的常识。如果你从两个维度来看，就不存在矛盾。
然而，如果从三维角度考虑，日本海沟和伊豆小笠原海沟的位移意味着向西移动的太平洋板块将在三重交汇点处以及两个海沟之间被切割转换故障就形成了（图2）。然而，由于太平洋板块是世界上最厚的板块（约90公里）且温度较低，因此它是刚性板块，不太可能被轻易切割。此外，板块上表面发生的深部地震在三重交界点周围连续分布（没有台阶），表明太平洋板块在三重交界点周围没有被切割。因此，需要修改模拟模型，使太平洋板块在三重交界处不被切割，并且日本海沟和伊豆小笠原海沟连续。
然而，如果日本海沟和伊豆小笠原海沟用图钉连接起来以防止它们移动，则模型将不会移动，菲律宾海板块也不会移动。因此，日本东北部能够独立于欧亚大陆本身运作。日本东北部日本海东缘东西缩短地壳变形的进展表明，日本东北部与欧亚大陆之间的距离正在缩小，因为两者是独立运动的。然后，通过防止伊豆小笠原海沟和日本海沟的南端移动，并允许日本东北部围绕地震揭示的欧拉极移动（图3），证实菲律宾海板块正在移动，而太平洋板块没有被剪切（图4）。
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| 图3 太平洋板块无剪切运动的模拟模型 |
| 如果菲律宾海板块绕现在的欧拉极旋转，而太平洋板块不被切断，日本东北部将不可避免地向西移动，地壳将不得不缩短东西向。 |
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| 图4 太平洋板块无剪切运动的模拟模型 |
| 如果菲律宾海板块向西北移动，日本东北部将不可避免地向西移动。 |
在此模型中，当菲律宾海板块绕欧拉极（红色销）顺时针旋转时，日本东北部绕欧拉极（蓝色销）顺时针旋转。也就是说，当菲律宾海板块移动时，日本东北部将不可避免地向西移动。不过，日本海的地下基础是坚固的地幔，因此不会变形，西移的日本东北部也只好东西向缩短。
这表明日本列岛（本州）的东西缩短地壳运动以及作为该运动一部分的内陆地震是由太平洋板块俯冲位置（日本海沟）的运动引起的。由于日本海沟的西移是由菲律宾海板块的运动引起的，因此可以得出结论，日本列岛（本州）东西向缩短的原因是菲律宾海板块的运动，而不是以前认为的太平洋板块本身的运动。
我们将根据这次揭示的菲律宾海板块的西北运动、日本东北部的西运动以及日本海东缘的地壳变形之间的关系来解释日本列岛周围的各种现象。