(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（故障中）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，より詳細な地震活動が明らかになった．
(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．
2016年4月14日21時26分頃，熊本県を震源とするマグニチュード（M）6.5の地震が発生し，震度7が観測された．震源地は，2000年6月頃にM5.0の地震を含む群発地震が発生した地域で，九州大学が中心となって稠密な観測網を展開している地域であった．ただ，この地震によって停電や回線の不具合が生じてデータが途絶えたため，翌日に現地入りして観測点の復旧と新たな臨時観測点を設置した．その夜，4月16日1時25分頃，M7.3の地震が発生して，再び震度7を観測したため，全国の大学（九州大学，鹿児島大学，京都大学，名古屋大学，東北大学，弘前大学，北海道大学）や研究機関（防災科技研）と共に臨時観測点を設置した．
これらの一連の地震は，日奈久断層と布田川断層の活動による地震と考えられているが，余震は阿蘇山の東側や大分県別府市にまで広がったため，本震域のみならず阿蘇山東部や別府湾周辺にも臨時観測点を設置し，一部をテレメータ化して観測を続けている．これらの断層と地震活動との関係を明らかにし，内陸地震の発生過程を理解することが目的である．現時点での暫定的な解析によれば，余震分布には明確な面状分布が見られず，一枚もしくは二枚の単純な平面で近似することは困難である．一つ目の地震の発生が，その後の地震の発生にどのように関与したのか，その後，周辺の火山活動に対する影響等も含めて，今後の地殻活動を理解する上での貴重な観測データを取得している．
長野県北部では，2016年6月25日13時51分頃，風吹岳大池付近を震源とするM4.8（震度４）の地震が発生した．その後，有感地震の回数は徐々に減ってきたが，7月1日8時4分頃，M4.4(震度３)の地震がまた発生した．この地域は，糸魚川―静岡構造線の北端に位置し，北北東―南南西の走向に活断層が連なる地域であり，地震活動の分布もその方向に連続していた．南隣の神城断層では，2014年11月22日にM6.7の地震が発生し，そのときも，この地域では若干の地震活動が観測されていた．今回の活動は，非常に浅く，やや活発なことと，徐々に活動域が広がっていることから，震源地の近傍に臨時観測点を4点設置した．この群発地震活動とそれらの断層とが，どのような関係にあるのかを調査することが目的である．冬季は雪で閉ざされるため，小谷村の施設内にテレメータ観測点を1点設置させていただき，観測を継続している．
鳥取県中部では，2016年10月21日14時7分頃，倉吉市周辺でM6.6の地震が発生し，震度６弱を観測した．この周辺では，明確な活断層が知られていない地域であるが，以前から，小さな地震活動が見られていて，2015年10月や12月には，この地域のやや東で群発地震活動があり，2016年になってからも散発的に続いていた．2000年の鳥取県西部地震の時も，数年前から地震活動があった中での本震の発生であったため，そのような先行する地震活動に注視していた地域である．そこで，京都大学と九州大学と共同で，臨時地震観測点を展開した．この地震の発生は，まだ知られていない伏在断層と関係するのか，これまでの地震活動とどのような関係にあるのか，今後の地震活動の拡大や周辺の活動への影響等，様々な事象を解明することを目的としている．
(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GNSS 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や想定される南海トラフ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）あるいは水管傾斜計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，2016 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．2017年2月の地震予知連に提出した油壷観測所の記録を図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推進センターと共同で実施しているところである．本年度は，50点の観測点を，猪苗代湖(福島県大沼郡会津美里町大石)から新潟県(新潟市東区神明町)にかけての領域に移動し観測を行っている．この観測が終了することで東北地方南部を横断する測線のデータセットが得られることとなる．解析においては，いわき市から猪苗代湖にかけての50点の観測点に対するRF解析等により地下構造を求める等の研究が進行中である（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推進センターと共同で，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．これらの観測点の連続波形記録の統合処理を行い，2011年7月から2016年12月までに発生した地震に対しては相対走時差データを用いて詳細な震源再決定を行った。また，2016年12月28日に茨城県北部地域の地殻内で発生したM6.3の地震についても，そのメカニズム・余震分布等の解析を行っている．（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た観測研究を，地震予知研究センター・地震火山噴火予知研究推進センターと共同で実施している． 2016年は，深部低周波微動の活動が不明瞭な領域である紀伊半島中央部で2017年に実施予定の地震観測測線の観測点候補地の調査と許認可作業を進めると共に，2015年に紀伊半島北東部の深部低周波微動が明瞭な領域を通る「甲賀‐南伊勢測線」で取得した地震観測データを使用したトモグラフィー解析を実施した（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スロー地震の活動様式などをもとに，スロー地震が巨大地震に対して果す役割を次の3つの可能性としてまとめた [Obara and Kato, 2016]．
①Analog（類似現象）：スロー地震の活動様式が巨大地震と類似し，さらに高頻度で発生することから，巨大地震の発生様式を理解するためのヒントを与える可能性．
②Stress meter（応力状態を反映するインジケーター）：スロー地震は周囲の応力変化に敏感であるため，巨大地震震源域における応力蓄積の状況に応じて，スロー地震の活動様式が変化する可能性．
③Stress transfer（周囲への応力載荷）：スロー地震の発生によってその周囲に応力を載荷することがあるため，隣接した巨大地震震源域における断層破壊を促進する可能性．
今後もスロー地震の活動を継続的にモニタリングし，その活動様式や発生原因の解明を進めることにより，巨大地震の発生過程に関する理解の進展にも繋がることが期待される．
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，プレート間カップリングを考える上でも重要である．深部低周波微動の輻射エネルギーを定量的に評価する目的で，新たな手法を開発し，西南日本における時空間分布などの微動活動全体像に関する評価を行なった[Annnoura, Obara and Maeda, 2016]（図3.11.2）．その結果，微動エネルギーレートは豊後水道域で2010年と2014年に定常時に比べて値が2~3倍程度に増加しており，豊後水道長期的SSEの発生に伴う応力擾乱の影響を定量的に明らかにした．また，微動エネルギーレートとプレートの沈み込み速度を沈み込むフィリピン海プレートの走向方向で比較すると，いずれも紀伊水道を境とした西側の四国で高く，東側の紀伊・東海で低いという対応関係を見出した．一つの解釈としては，プレート沈み込み速度が速い地域ではプレート境界でより多くひずみが蓄積したことによって，微動活動も活発となることが考えられる．また，2015年12月ごろから小規模なSSEが観測されているが，このSSEに伴う深部低周波微動や深部超低周波地震の活動の増加は観測されておらず，今回のSSEの滑り域は四国の南西端に推定されており，深部スロー地震の震源域と離れていたためと考えられる．一方，2014年に発生した小規模SSEについては，深部低周波微動活動を伴ったと考えられるが，その滑り域は今回のSSEの北側で深部低周波微動域に隣接しており，長期的SSEと微動との相互作用は両者の震源間距離に依存することが明らかになった．
「災害の軽減に貢献するための地震火山観測研究計画」の研究課題「プレート境界すべり現象モニタリングに基づくプレート間カップリングの解明」において，愛媛県南部及び高知県西部の合計3点における広帯域地震計臨時観測を継続するとともに，来年度に大分東部および愛媛県西部に新設する臨時観測点の地点調査を開始した．南海トラフ近傍で発生する浅部超低周波地震の解析を行った結果，発生間隔やサイズの統計分布が普通の地震とは異なることが分かった．豊後水道から南海トラフにかけての超低周波地震自動解析に向けて，理論波形計算方法の検討を行った．
(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，その機器開発を行った．観測機器は，乾電池で1年間稼働可能な低消費電力を実現するため新たに開発し，九州大学や京都大学と共同で，2016年熊本地震の震源域近傍において試験観測を行った．観測期間は，2016年10月～12月であったが，いくつかのトラブルを見つけることができ，機器のモニタリングに役だった．その後，鳥取県西部および島根県東部地域における観測点の候補地の選定を終え，2017年3月から設置を開始し，観測が開始された．
(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，MEMSのデータを収録する安価な装置を開発している．
今年度は，FOMA回線を利用して，データを伝送する仕組みを開発し，地震研究所の地下室で試験観測を行った．低消費電力にしたため，乾電池で稼動する．既存の地震計の波形記録との比較を行っているが，まだノイズレベルが高く，数gal程度以上にならないと正しく収録できない．一定振幅を越えたときにだけデータを送ることになっているため，今後は，連続収録が可能になるよう改修する予定である．
(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．