(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，千葉県，茨城県，栃木県，福島県，長野県に臨時観測点を作り，リアルタイムで連続的にデータを収集している．特に，千葉県，茨城県では，房総半島沖で発生するスロースリップに関連した地殻活動の検出を目指し，広帯域地震計を設置した．

島根県東部では，2018年4月9日1時32分に，Mjma6.1の地震が発生し，大田市では震度5強を観測した．ここは，明確な活断層が知られていない地域であるが，以前から，小さな地震活動の帯状分布が見られていた．2000年鳥取県西部地震や2016年鳥取県中部の地震の時も，数年前から地震活動があった後での本震発生であったため，そのような先行する地震活動に注視していたところである．そこで，京都大学防災研究所，九州大学等と共同で，臨時の観測点を震源域周辺に展開した．この地震が，どのような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，この後の活発な余震活動の原因は何なのか，今後の地震活動の拡大や周辺の活動への影響等を解明することを目的として，震源地の直上および震源域を取り囲む数ヶ所に地震計を設置し，多くの余震を観測した．

大阪府北部では，2018年6月18日8時30分に，Mjma6.1の地震が発生し，高槻市や茨木市等では震度6強を記録し，ブロック塀の倒壊等の被害を生じた．この地域には，有馬―高槻断層帯，生駒断層帯，上町断層等のいくつかの活断層が知られていて，以前から，小さな地震活動がたくさん見られていた．ただ，今回の地震は，それらの活断層や震源分布とは合致せず，余震の広がりも，活断層に沿う形にはなっていなかった．そのため，周辺の活断層との関係，今後の地震活動の拡大，周辺の活断層に対する影響等を解明するため，京都大学防災研，九州大学および関西大学と共同で臨時観測を行った．臨時観測点としては，固有周期1秒の三成分地震計によるテレメータが4ヶ所，２Hzもしくは4.5Hzの上下動地震計による現地収録が約50ヶ所であった．収録されたデータによる解析の結果，余震の深さは5～10kmの範囲に限られ，北東―南西方向に並ぶものと北西―南東方向に並ぶ2つの分布から構成されている．それらは，既知のどの活断層の延長とも整合しないと思われる．

北海道胆振地方東部では，2018年9月6日3時ころにMjma6.7の地震が発生した．胆振支庁厚真町では震度7の揺れを観測し，土砂崩れ等で多くの被害が生じた．この地震は，震源の深さが約41kmとやや深く，地殻内で発生したものか，マントル内で発生したものか，精度の高い震源分布を得て，周辺の地下構造との比較が必要である．近傍の地殻浅部には石狩盆地東縁断層帯が存在し，その活断層に対する影響を把握することも重要である．そのため，北海道大学を中心として，全国の研究者による合同余震観測が行われた．参加したのは，北海道大学，弘前大学，東北大学，東京大学，千葉大学，名古屋大学，京都大学，九州大学，防災科研である．臨時観測点は，主として固有周期1秒の三成分型地震計によるオフライン観測25点およびテレメータ観測点3点である．地震直後に，北海道全域で発生した大規模停電の影響で，現地に電力が無かったため，カーバッテリーや太陽電池パネルで稼働させた．しかし携帯電話網も途絶していたため，データ伝送が開始したのは，発生から5日後であった．その後，電力や通信が復旧し，現地収録されたデータを回収し，処理を行ったところ，余震分布は単純な1枚の平面ではなく，複数の面からなる複雑なものであることが分かった．

長野県北部では，2016年6月～7月頃に風吹岳大池付近を震源とした群発地震が発生した．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，地殻内の震源も同様な方向に分布していた．南隣に位置する神城断層では，2014年に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．今回の地震活動は，とても浅い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，詳細な震源分布を得ていた．ただ，この地域は，冬季は豪雪のため無人になってしまう．そのため，バッテリーで稼働する地震計を設置し，スキー場の監視カメラ近傍に設置した地震計と共に，現在も臨時観測を継続している．

 (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，2019 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，油壺及び鋸山における観測結果を報告した．2019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．2016年4月16日に発生した熊本地震においては，「GPS大学連合」としてGNSS余効変動調査を実施している．地震研が，震源域南西延長上の3点において実施していた観測点は，鹿児島大学に移管した．

(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，阿武隈山地南部で発生した地殻内地震のS波偏向異方性解析を行い，この地域で発生した大きな地震のメカニズム解と調和的な結果を得た（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

2011年東北沖地震以降の活動が継続している茨城県北部・福島県南東部における稠密地震観測網（約60点から構成）の維持・整備を実施するとともに，それらのデータと周辺域の定常観測点のデータとの統合処理を行った．取得された連続波形記録に対して自動処理を施すことで地震活動の解明を行っている（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． 2018年は，2017年に和歌山県の深部低周波微動活動が不明瞭な領域における南北測線上で取得した稠密自然地震観測データ，制御震源地殻構造探査データに対してトモグラフィー解析，反射法解析をそれぞれ実施した．得られた反射法断面図からは，島弧側及びフィリピン海プレート境界の不均質構造の知見を得た（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・深部超低周波地震は，プレート境界のすべり現象であるスロー地震のうち地震波を放出する現象であり，プレート間カップリングを考える上でも重要である．紀伊半島と四国の深部低周波微動活動について，その時空間的特徴を統計的に自動解析するための2次元隠れマルコフモデルを開発した．その結果，四国では6つ，紀伊では4つのサブシステムに分類され，それぞれのサブシステムには複数の微動セグメントが存在するという階層構造を形成していることがわかった．また，セグメントの活動パターンはエピソディック，弱い集中，及び背景的活動の３つに分けられ，いくつかのセグメント間では相互作用が見られた．また，2003年から2010年に起きた豊後水道の長期スロースリップイベント以前に，四国南西部のセグメントで微動の発生割合が大幅に増加していたことが分かった．

同様のスロー地震現象は東北地方太平洋沖や内陸の活動的火山直下でも起きている．東北地方太平洋沖における浅部超低周波地震のマッチドフィルター法による網羅的検出を実施し，2011年東北地方太平洋沖地震の大すべり域ではその後超低周波地震活動が極めて低調になったのに対して，その周辺領域では余効すべりに対応し超低周波地震活動が非常に活発化したことが分かった（図3.11.2）．この結果は，超低周波地震がプレート間応力変化を反映していることを示している．一方，霧島山直下の低周波地震を対象としてマッチドフィルター法による検出を行い，2011年新燃岳噴火の前後に深部低周波地震が活発化していたことが分かった．この結果は，地表面での火山活動が深部と密接な関係を示しているものである．

「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，九州東部から四国西部に合計6点における広帯域地震計臨時観測を継続し，不具合の見られる地震計の交換などを行った．南海トラフ近傍で発生する浅部超低周波地震と内陸下で発生する深部超低周波地震の解析を行った結果，これらの超低周波地震の累積振幅分布は指数関数的であり特長的なサイズが存在することを明らかにした．また，その特徴的なサイズには地域性があり，浅部超低周波地震は深部超低周波地震の約10倍の振幅を持つことを明らかにした．

(7) 超稠密地震観測

(7-1) 大地震の震源域における稠密地震観測

鳥取県西部および島根県東部地域では，京都大学・九州大学等と共同で，臨時地震観測点を展開してきた．この地域は，2000年鳥取県西部地震(M7.3)の震源域で，その震源域を取り囲み，約1ｋｍ間隔の1000ヶ所に設置した超稠密地震観測である．地震計は上下動成分だけであるが，その約8割の地点においては，携帯電話（FOMA網）を利用してデータ伝送を行った．ただし，消費電力を抑えるため，1日に４回（６時間ごと）にまとめて伝送することにして，単一乾電池48個だけで1年間稼働させ，すべての観測機器を撤収した．データは順調に収録され，観測網内であればM-1程度の極微小地震まで検知できた．震源分布は，2000年鳥取県西部地震直後の余震分布と同様に，主に北北西―南南東走向に連なり，その走向に直交する分布がいくつか見られる．震源域の南部では分布の幅は狭く，震源域の北部では枝分かれして広がるといった震源分布の特徴は，地震発生から約18年経過した現在も同様に見られる．ノイズレベルが低く，S/Nが良好であるため，P波の初動がうまく検知でき，その押し引き分布から発震機構解を精度よく決めることができた．この地震を発生させた応力軸の方向に対して，必ずしも整合的な地震だけが起きているわけではなく，正断層も含む様々な発震機構の地震が観測された．これらの地震活動と，地表面で見られる地質断層との比較等から，地殻内の地震断層の分布やそれを作り出す応力場の状態等を推定し，断層の発達過程の理解に資する情報を得ている．

(7-2) 地形地質の異なる地域における稠密地震観測

場所ごとに揺れの周期や振幅は異なることを示ため，限られた地域で稠密に地震計を設置して，自然地震を観測し，揺れの違いを明らかにすることを試みている．今年度は，地元の高校生たちと共に，固有周期4.5Hzの上下動地震計15台を用いて，臨時観測を行った．低消費電力な収録装置を利用したため，単1乾電池8本で，2018年12月～2019年1月の約2か月間，連続観測でき，その間に約80個の地震を収録することができた．観測されたデータから地震波形を抽出し，その振幅を比較することで，設置地点の地形や地質との対比を試みた．ここは，武蔵野台地の中を一級河川が流れていて，河川が堆積層を削って生成された地域である．狭い所では約100m間隔で地震計を設置したが，その揺れには，地質に応じた系統的な違いが表れた．河川近傍の観測点の方が，台地に位置する観測点より小さいなど，付近のボーリングデータとの対比からも，河川堆積物が多いわけではないことの表れであると考えられる．

(8) 汎用的な利用が可能な稠密地震観測網の開発

場所ごとの不均質な揺れを知るために，多数の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装置を開発している．

今年度は，近距離無線を利用して，データを伝送する仕組みを開発し，地震研究所周辺で試験観測を行った．地震計は，必ずしも携帯電話の電波が届く範囲に設置できるとは限らないため，微弱な無線電波を利用したデータ伝送を用いることとした．ここでは，伝送装置つきの地震計を地面に設置し，地震研５階の窓際に設置した受信装置へ収録データを送信する．低消費電力を目指しているため，単一乾電池２本で３ヶ月程度稼動する．振動がしきい値を超えた場合に収録を開始する設定のため，ノイズレベルや収録すべき地震によって変更することが可能である．既存の地震計の波形記録との比較を行った結果，数gal以上の振動であれば，既存の地震計とほぼ同じ波形を記録することができた．ただし，収録した波形を伝送するのにある程度の時間が必要なため，連続して地震が発生したときには，欠測になってしまう可能性がある．波形全体ではなく，震度やSI値，最大振幅といった特徴量だけを送信するモードの開発が必要である．

(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．