日本海溝（にほんかいこう）は、東日本沖の太平洋底に、海岸線にほぼ並行して存在する海溝である。北は、北海道の襟裳岬沖で大きく東に曲がって千島海溝へと続き、南は、房総半島沖でやや東に曲がり、伊豆・小笠原海溝へ続く。また、房総半島沖では相模トラフ方面との三重会合点を形成し分岐している。最も深い所は8,020mで、これはエベレスト（8,848m）にも匹敵する深さである。太平洋プレートが西方向に移動し、東日本がある北アメリカプレート（オホーツクプレート）の下に沈み込む場所に形成されている。太平洋プレートは、日本海溝で北アメリカプレートの下に沈み込んだ先で、フィリピン海プレートの下にさらに沈み込んでいる。青森県東方沖地震、三陸沖地震（三陸はるか沖地震、東北地方太平洋沖地震含む）、岩手県沖地震、宮城県沖地震、福島県沖地震（福島県東方沖地震含む）、茨城県沖地震、房総沖地震（千葉県東方沖地震含む）などは日本海溝で起こる海溝型の大地震であり、しばしば津波も発生する。特に2011年に発生した東北地方太平洋沖地震はMw9.0を記録している。なお、東北地方太平洋沖地震では日本海溝に沿って南北約500km、東西約200kmの広範囲に渡り断層の破壊が進んだが、日本海溝と千島海溝の接続部分が現在も地震空白域となっており、この地域には約120kmの海底活断層があることからもM8規模の巨大地震の発生が懸念されている。また南方でも同様に、今回の地震で大きな破壊が起きなかった日本海溝南端部にあたる房総沖での巨大地震の発生が懸念されている。1934年10月に地球物理学者の松山基範は海軍の呂五十七型潜水艦にベーニング・マイネス(Venig Meinesz)型海上重力測定装置を搭載して相模湾から日本海溝上を鋸歯状に航行し、釧路沖まで計29点の測定を実施、1935年10月に伊号第二十四潜水艦 (初代)で相模湾より小笠原諸島まで計31点の重力測定を行い、得られた結果は、1936年にエディンバラで開催された国際測地学・地球物理学連合(IUGG) 第6回総会で報告され、松山らの日本海溝における負の重力異常の発見は、国際的に高く評価された。

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