２−９

複数の深部ボアホールにおける歪計により観測された十勝沖地震（2003/9/26M8.0）の地震波形
Wave forms of Tokachi-oki earthquake (2003/9/26 M8.0) recorded byseveral strain meters installed in deep boreholes

東濃地震科学研究所、名古屋大学
Tono ResearchInstitute of Earthquake Science, ADEP, and Graduate
School of Environmental Studies, Nagoya University

東濃地震科学研究所のボアホール観測網
東濃地震科学研究所は東濃地域においてボアホール地殻活動総合観測装置のアレイ観測網による地殻活動総合観測を実施している。第１図に観測点の位置を示している。岐阜県瑞浪市明世町戸狩地区には水平距離 5m 以内に深度 165m と 350m のボアホール（TGR165 と TGR350）にボアホール地殻活動総合観測装置が設置され観測を継続している。TGR165 での観測歪は水平 3 成分、斜め 2 成分と鉛直 1 成分であり、TGR350 では水平３成分である。この観測点から 100m 程度の水平距離のところに名古屋大学瑞浪地殻変動観測壕内（NAMZ）に 30m の長さの３成分伸縮計が観測データを蓄積している。これらの歪計のサンプリングは全て１秒である。第１図には観測壕の平面図と伸縮計の位置も示してある。このほかにこの地域から約 7km 離れた屏風山地殻活動観測点がある。この地点では
深度約 1000m のボアホールに地殻活動総合観測装置が埋設･設置されている。歪観測は水平４成分、鉛直１成分（サンプリング 20HZ）と斜め２成分（サンプリング 10Hz）である。全てのボアホール地殻活動総合観測装置には地震計３成分も搭載されている。
防災科学技術研究所 F-net の旭観測点（N.NAAF）（第１図）の STS-1 の記録も比較のために使用した。
観測された十勝沖地震の波形a) 異なるボアホール歪観測点との歪地震波形の比較
第２図に BYB、TGR165、TGR350 ボアホールにおける歪計により観測された地震波形と NAMZ の伸縮計により観測された地震波形を示している。水平成分は観測成分の方向に波形をプロットしてあり、鉛直歪を観測している観測点はその波形も示してある。全てのボアホール歪地震が良好に記録されている。図は径の方向に時間が進み、軸周りに歪計の伸び（反時計回り）、縮み(時計回り)を示している。観測成分によって波形、振幅などの違いが明らかである。
第３図は TGR165 と BYB 観測点の鉛直成分波形の比較である。両観測点は約 7km 離れている。長周期部分はよく似た波形を示しているが実体波の部分および後続波の部分には震源や構造を反映したと考えられる差異が見られる。
第４図は TGR350、TGR165、BYB の歪計と NAMZ 伸縮計による地震波形の比較である。長周期部分の応答は４観測点ともよく一致している。NAMZ 伸縮計の EW 成分の最大振幅付近が他の観測点と比較して明らかに小さい。後続波の部分では振幅の差は見られない上に NS 成分では最大振幅の差が見られない。これは伸縮計の基準尺が 30m と長いために地質構造の影響を受けていると考えられる（参考文献）。

−120−ｂ）STS 地震計、地震計と歪計による地震波形の比較
第５図は TGR165 の鉛直歪計、広帯域地震計、BYB の鉛直歪計、加速度計（積分により速度波形に変換）による地震波形記録と防災科学技術研究所（F-net）の旭観測点（N.NAAF）の広帯域地震計（STS-1）の記録を並べてある。旭観測点は BYB から約 17km 位離れている。TGR165 の鉛直歪計、広帯域地震計、BYB の鉛直歪計、加速度計による地震波形記録は後続波も含めて類似した波形を示している。（N.NAAF）の広帯域地震計（STS-1）とは最大振幅付近は対応しているが後続波などは観測点の位置の違いによりフェーズが異なっている。もうひとつの特徴は実体波の部分の長周期部分はSTS にも広帯域地震計、加速度計にも記録されていない。BYB の歪計による記録と STS の記録のスペクトル（第６図）を見ると長周期部分で STS の振幅が歪計に比較してかなり落ちているのがわかる。
これは両者の計器の特徴から当然である。また、STS は計器の傾斜の影響も含んだ観測をする事および波形の比較の結果を考慮すると、ごく長周期の波群まで含むような観測においては歪計の方が観測解析に有利であると考えられる（参考文献参照）。
まとめ
１．

複数のボアホール歪地震記録との比較や加速度計、広帯域地震計、STS 地震計との比較検討
により石井式のボアホール歪計は歪地震計として十分な性能を有している。

２．

特にごく長周期領域においてはボアホール歪計の方がごく長周期で感度の落ちる STS 地震計より優位である。また、STS 地震計の水平成分は傾斜により感度の変化が生じるが歪地震計はその心配はない。十勝沖地震発生地域において北海道大学が見事な歪記録を得ている事も考慮すると歪計の観測の重要性が認識される。

３．

伸縮計による歪地震記録は基準尺が 30m などと長いため途中の地質環境の影響を反映する。
石井式の歪計は基準尺 6cm 程度と短くても十分歪地震を記録する感度を有している。

４．

ボアホール歪計は水平成分のほかに斜めや鉛直成分も記録する事が可能であり、今後地震のメカニズム解明に多くの情報を提供する事が期待される。
参考文献

大久保慎人、石井紘、山内常生、ボアホール歪計アレイが観測した十勝沖地震波形

地震計による波形との比較―、2004、「地震」投稿中、

表1

東濃地震科学研究所の観測点

観測点名

観測方式

深度

BYB（屏風山）

ボアホール総1020m

観測成分
歪計（水平 4、斜 2、鉛直 1）、傾斜計 2、合観測
TGR165（戸狩 165） ボアホール総水晶温度計 1、磁力計 4、地震計 3）165m

歪計（水平 3）
、傾斜計 2、水晶温度計 1、合観測
TGR350（戸狩 350） ボアホール総磁力計 4、地震計 3）350m

歪計（水平 3）、傾斜計 2、水晶温度計 1、合観測
NAMZ(名大瑞浪)

横坑−広帯域

地震計 3、ジャイロ方位計）
カブリ約 30m−121−

伸縮計 4、水管傾斜計 2、水晶温度計 2

NAGANOGIFUTGR BYBN36

AICHIN.NAAF

20km

NAMZ

nee Zoctur
Fra

N35

E137NWNE
30

EW303030m

TGR165
TGR350第１図

3 ヶ所のボアホール歪観測点（TGR165、TGR350、BYB）, 横坑観測点（NAMZ) とブロードバンド地震計の位置（N.NAAF) および横坑の平面図と伸縮計の配置

Fig.1

Location of Borehole strain stations (TGR165,TGR350 ,and BYB), vault station (NAMZ) andBroad band seismometer station (N.NAAF). Plane figure of vault station is also shown. Depthsof boreholes TGR165, TGR350 and BYB are 165m, 350m and 1020m respectively.

第２a 図Fig.2a

BYB 観測点において観測された十勝沖地震の歪地震波形
Strain seismogram of Tokachi-oki earthquake observed at BYB borehole station.

－122－

第２b 図Fig.2b第２c 図
Fig.2cTGR350 観測点において観測された十勝沖地震の歪地震波形
Strain seismogram of Tokachi-oki earthquake observed at TGR350 borehole station.

TGR165 観測点において観測された十勝沖地震の歪地震波形
Strain seismogram of Tokachi-oki earthquake observed at TGR165 borehole station.

－123－

第２d 図Fig.2dNAMZ 観測点において観測された十勝沖地震の歪地震波形
Strain seismogram of Tokachi-oki earthquake observed at NAMZ borehole station.

TGR165 SV

BYB SV0.2µ strain

第３図
Fig.3

BYB と TGR165 において観測された十勝沖地震の歪地震波形の鉛直成分の比較
Comparison of vertical components of strain seismograms arising from Tokachi-oki earthquake
observed at BYB and TGR165 borehole stations.

－124－NS-COMPONENTNAMZTGR3502µ strain

TGR165

BYB

第 4a 図BYB、TGR350、TGR165 と NAMZ 観測点において観測された十勝沖地震の歪地震波形の NS 成分

Fig.4aNS components of strain seismograms arising from Tokachi-oki earthquake observed at BYB TGR350,
TGR165 and NAMZ stations.

NAMZ

EW-COMPONENTTGR3502µ strain

TGR165

BYB

第 4b 図BYB、TGR350、TGR165 と NAMZ 観測点において観測された十勝沖地震の歪地震波形の EW 成分

Fig.4b

EW components of strain seismograms arising from Tokachi-oki earthquake observed at BYB TGR350,
TGR165 and NAMZ stations.

－125－seismometer

TGR165strain meter

seismometer

BYB

strain meter

3mm/s

N.NAAF

seismometer

第5図
Fig.5

BYB、TGR165 と N.NAAF 観測点において観測された十勝沖地震の鉛直歪地震波形と地震計による波形
Comparison among vertical components of strain seismograms and seismograms of broad band seismometer arisingfrom Tokachi-oki earthquake being observed at BYB and TGR165 borehole stations and N.NAAF seismic station.

第6図Fig.6

BYB 歪鉛直成分とブロードバンド NAA 波形のスペクトル
Spectrum of vertical components of strain seismograms observed at BYB and seismograms of broad bandseismometer observed at N.NAAF seismic station arising from Tokachi-oki earthquake.

－126－