(1) 陸域における地震観測
(1-1) 広域的地震観測
関東・甲信越，紀伊半島，瀬戸内海内帯西部に展開している高感度地震計を用いた広域的地震観測網による観測，および伊東沖と三陸沖に設置している光ケーブル式海底地震・津波観測システムを用いた海陸境界域の観測を継続し，地震活動と不均質構造との関係を明らかにする研究を進めてきた．全国の国立大学や研究機関等によって観測されている地震波形データを収集し，本センターのデータと統合して処理している．これらのデータは，日本列島周辺で発生する地震に対して行った臨時観測データと合わせることによって高密度な観測網となり，より詳細な地震現象が明らかになった．
(1-2) 臨時集中観測
日本列島周辺で発生した顕著な地震に対して，それらの地震活動を把握するため，全国の国立大学や研究機関等と共に，臨時地震観測を行ってきた．2011年東北地方太平洋沖地震の発生後には各地で地震活動度が高まり，茨城県，栃木県，福島県，長野県に臨時観測点を作り，リアルタイムでデータを収集している．
神奈川県西部の箱根山では，2015年4月下旬から群発地震が活発化し，噴気が激しくなり，地殻変動観測からも山体の隆起が見られるようになった．そこで， 5月23日に神奈川県温泉地学研究所と共同で箱根山大涌谷周辺の3ヶ所に広帯域地震計を設置した．大涌谷周辺は，立ち入り規制区域であるため，観測データは携帯電話を利用してテレメータしている．その結果，6月30日に発生した小規模な噴火現象とその前後の傾斜変化を至近距離で観測することができた．その後，新たに3観測点（広帯域地震計と傾斜計）を加え，温泉地学研究所の既存観測点と併せて，稠密な観測網を構築した．活動度が低下してきたため2016年1月に観測点数を減らし，現在は，大涌谷近傍の2点で観測を続けている．
(2) 地殻変動観測
南関東・東海などにおいて歪・傾斜などの高精度センサーを用いた地殻変動連続観測を行うとともに，GEONET 等によるGPS 観測結果と比較検討し，地震発生と地殻変動の関係に関する研究を行っている．観測は1970 年頃より長期にわたって継続観測を実施している油壺，鋸山，弥彦及び富士川の各地殻変動観測所における横坑式観測と，伊豆の群発地震発生地域，想定される東海地震，東南海・南海地震発生地域などに設置された深い縦坑を用いたボアホールや横坑での観測によって実施されている．前者においては水管式傾斜計と水晶管伸縮計を中心とした観測方式を採用しており，後者においては，最近開発されたボアホール地殻活動総合観測装置（歪3 成分，傾斜2 成分，温度，加速度3 成分，速度3 成分，ジャイロ方位計から構成されている）を用いて観測を継続している．得られた観測データについては，2015 年2 月に開催された地震予知連絡会において富士川，弥彦及び鋸山における観測結果を報告した．2016年2月の地震予知連に提出した鋸山観測所の記録を図3.11.1に示す．また，全国の地殻変動研究関係者が中心となってデータの公開を進めており，地震研からは鋸山と富士川の両観測所及び伊東，室戸のデータを提供した．
(3) 2011年東北地方太平洋沖地震にともなう地殻応答
2011年東北地方太平洋沖地震の後，大きな余効変動が観測されており，それに伴い日本列島でも活発な地殻活動が観測されている．そのため，東北地方から関東地方にかけての地域において，地震観測をはじめとするさまざまな分野にわたる総合観測及び東北日本弧の地殻・マントル構造を明らかにするとともにレオロジーモデルの構築を行い，観測データと得られたモデルに基づくシミュレーション結果との比較を通じて，今後の内陸地震や火山噴火の発生ポテンシャルの評価を目指す総合的研究を，地震予知研究センター・地震火山噴火予知研究センターと共同で実施しているところである．地震観測においては，今年度はいわき市から猪苗代湖にかけての50点の観測点の設置を行い，モホ面形状を求めるなどの解析を開始した（地震予知研究センターの章参照）．
(4) 茨城県北部・福島県南東部の地震活動と応力場の研究
本センターは，地震予知研究センター・地震火山噴火予知研究センターと共同で，2011年の東北地方太平洋沖地震により誘発された茨城県北部・福島県南東部の地震活動とその時空間発展を明らかにするために，約60点の臨時地震観測点を展開し維持している．その観測網により，震源分布・断層構造の詳細が明らかになりつつある（地震予知研究センターの章参照）．
(5) 紀伊半島南部におけるプレート境界すべり現象メカニズム解明のための地下構造異常の抽出
スロースリップイベントや深部低周波微動等の多様なプレート間の滑り現象を規定する地下構造異常の抽出を目的とし，地震予知研究センター・地震火山噴火予知研究センターと共同で，2015年度に深部低周波微動活動が明瞭な領域の紀伊半島北東部で稠密自然地震観測を実施しているところである．本年度は，滋賀県甲賀市から三重県南伊勢町至る区間(測線長：約90 km)において，臨時地震観測点を90か所（観測点間隔：約1km）し，観測を行った（地震予知研究センターの章参照）．
(6) スロー地震モニタリング
西南日本に発生する深部低周波微動は，プレート境界のすべり現象の一つと考えられており，地球潮汐や遠地地震の表面波などによる地殻の応力変化に敏感であるため，巨大地震との関連性を考える上でも重要である．2012年のスマトラ地震では，以前にも観測されたことのある西南日本の微動域の数か所で大振幅表面波の各位相に同期した微動の誘発が観測されたが，それに類似した誘発微動が内陸の活断層に沿った二つの地域で初めて検出された（図3.11.2）．一つは群馬県南部の関東平野北西縁断層帯近傍，もう一つは八代海で布田川・日奈久断層系の八代海海底断層群付近であり，いずれの微動の発生深度は約20 ㎞で下部地殻に相当することから，活断層の深部延長部におけるスロースリップと考えられ，定常的にもゆっくり滑っている可能性があることが明らかになった．
豊後水道では６～７年間隔で長期的SSEが発生し，深部低周波微動と浅部超低周波地震がSSEに同期することが知られている．2014年に入ってから深部低周波微動の活動度が通常よりも高くなり，国土地理院GNSS観測でも夏ごろから僅かな変位が捉えられたことから，微小なSSEが発生したものと考えられるが，その後．2015年は微動活動は比較的静穏な状態が続いている．
これらの一連のスロー地震活動のうち超低周波地震の把握精度向上を目指し，災害軽減に貢献するための地震火山観測研究計画のもとで四国北西部の愛媛県伊方町で短周期地震計アレイの維持を継続するとともに，四国南西部地域で広帯域地震計アレイの展開を進めた．昨年度中に愛媛県宿毛市沖の島に設置した１点に加えて，新たに高知県四万十市と愛媛県宇和島市に観測点を設置し，リアルタイムによるデータ収集を開始した．また，超低周波地震活動のモニタリングおよび発生間隔や震源移動の解明を目的として，自動モニタリングシステムの開発に着手した．
一方で，スロー地震活動の地域性解明のため，米国北西部カスケディア沈み込み帯におけるスロー地震の震源過程研究を開始し，測地的に検出されるスロースリップイベントと地震計に記録される超低周波地震や低周波微動の定量的な関係を推定した．この研究は米国シアトルのワシントン州立大学との共同研究である．
(7) 鳥取県西部地震震源域における稠密地震観測
新学術領域研究「観察・観測による断層帯の発達過程とミクロからマクロまでの地殻構造の解明」の一環として，2000年鳥取県西部地震の震源域において稠密な地震観測を行う予定である．地表で観察される小断層との比較を行うため，断層面周辺で発生する地震の発震機構解を高精度で求める必要がある．そのため，約1km間隔で1000ヶ所に地震計を設置する計画で，その機器開発と候補地選定に着手した．
(8) 汎用的な利用が可能な稠密地震観測網の開発
地域ごとの不均質な揺れを知るために，加速度計を用いた地震観測システムの開発研究を行っている．その場所の揺れは，地盤構造や建築物等の違いによって異なり，被害に差が生じることが知られている．この差を考慮した耐震対策の優先順位や効果的な救援・復旧手段を講ずるためには，多くの地点で揺れを測って，あらかじめ揺れの特性を知っておく必要がある．そこで，小型軽量で設置が容易な安価な地震計を開発することを目的として，小型のMEMSのデータを収録する安価な装置を開発した．
(9) 地殻活動モニタリングシステム構築
地震活動や地震波観測記録を基にした地殻活動の現況のモニタリング，新たな地震学的な現象の発見・研究テーマの創出等，所内研究活動の更なる活性化を目的とした計算機システムを新たに構築した．本システムはリアルタイムで流通する高感度地震連続記録を長期間一元的に整理蓄積し，所内研究者に広くデータ利用可能な環境を提供している．さらに，連続あるいはイベント波形データに様々な自動解析処理を施した結果を閲覧可能なwebシステムを構築し，観測点毎の連続波形画像，深部低周波微動モニタリング用エンベロープ画像，広帯域マルチトレース，近地地震・遠地地震波形画像等の作成・閲覧に関する運用，新たなモニタリング手法の開発，所内公開を継続的に実施している．