地質ニュース596号，22 ― 28頁，2004年4月
Chishitsu News no.596, p.22 ― 28, April, 2004

地球科学情報研究部門における地殻変動観測
大谷竜 1）・北川有一 1）・小泉尚嗣 1）・高橋

1．はじめに誠 1）・松本則夫 1）・佐藤

努 1）の方法と比べ，大きな労力を要せずに精度よく地面の動きを測定することができるので，これを利用し古くから，地震前後で井戸の水位の変動や湧水て，地震や火山噴火に伴う地殻変動を調べるのに量，水温・水質の変動が報告されてきました．そこ使われるようになってきました（多田ほか, 1997）．

で産業技術総合研究所（以降，産総研と呼ぶ）地

一方，地殻変動を測定するほかの方法として，ボ質調査総合センター（旧地質調査所）の地球科学情アホール歪計を用いる方法があります．ボアホール

報研究部門では，地震等の地殻活動と地下水変動歪計は，岩石中の歪（伸縮）を精度よく測定できるの関連を解明することを目的に，東海地方を中心機器をボアホール（縦穴）に設置することで，そのに地下水連続観測を1976 年以来継続しています．

場所での地殻の歪の測定を行います．降雨などのこうした観測の結果，地震に前後していくつかの影響を受けやすいという難点がありますが，一般観測井で地下水位が特徴的な変動を見せることがに，数日より短い現象に対しては GPS より高い精

わ か ってきました（ 例 え ば，佃 , 2 0 0 0；佃 ほ か ,度で測定ができるという利点があります．

2000）．しかしながら，その変動メカニズムについ地球科学情報研究部門では，従来の東海地方にては未だに不明な点が多いのです．その原因の一加えて，平成 7 年度と8 年度に地下水観測井を主とつとして，地震に伴う地下水位の変動の大きな要した観測網を，関西地域を中心に展開しました．そ因と考えられる地殻変動が観測井付近でどのようの際，地下水変動と地殻変動との関係を調べるたに生じているかがわからなかったことがあります．

めに，いくつかの地下水観測井にボアホール歪計

この10 年，GPS（Global Positioning System：汎やGPS 等の機器を併設して，地下水や地殻変動の地球測位システム）を用いて高精度の測位（位置を連続測定を継続しています（佃ほか, 1996）．また測定すること）が比較的容易に実現できるようにな

GPS 観測に関しては，国土地理院でも「GEONET」ってきました（例えば，土屋・辻, 1995）．GPSは従来と呼ばれる，全国に1,200 点以上からなるGPS 連続

第1図
産総研 地質調査総合センター
地球科学情報研究部門の地下水総合観測点．
1）産総研 地球科学情報研究部門 地震地下水研究グループ

キーワード：地震，地殻変動，地下水，GPS，ボアホール歪計，ゆっくり地震，安富観測点

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第2図 安富観測点の外観．

観測網が展開され，日本列島の地面の動きを測定し続けています（例えば，多田ほか, 1997）．地球科学情報研究部門ではこれらのデータを用いて，ボアホール歪計やGPS 等による様々な機種で観測された地殻変動場を調べることで，地下水変動と地殻変動との関係を明らかにする研究を行っています．
この小文では，地球科学情報研究部門における，GPS とボアホール歪計による地殻変動観測の概要および，具体例として，最近，兵庫県の安富観測点でとらえられた地殻変動の紹介を行います．

2．地球科学情報研究部門におけるGPS・歪観測
GPS とは，アメリカ国防省が開発した，衛星を用いた航法システムのことです．GPS は，地球を周回

第3図 観測井の構造と観測機器の設置図．

する複数のGPS 衛星から発射される電波を地表のアンテナで受信し，衛星とアンテナの間の距離を観測点の外観の一例として安富観測点を第 2 図測定することで，地上の位置決めを行います．アメに示します．地下水観測井がこの敷地内にあり，リカ国防省が開発したことからわかるように，GPS観測データは，中央やや右よりに見える小屋の中は，もともとは軍事を目的としたものですが，近年の装置で記録されています．地下水観測のためのではカーナビに代表されるように民間にも開放さボアホール（ボーリング孔）の底には 3 成分歪計がれ，幅広い用途に使われています．測地用の精度設置されていて，歪（地面の伸縮）の測定が行われの高い受信機とアンテナを用いれば，水平方向はています．中央やや左に見える巨大なつくしのようmm 精度で地上の動きを測ることができます．

なものがGPS アンテナのピラーで，てっぺんのドー

第 1 図に地球科学情報研究部門が展開した地下ムの中に GPS のアンテナが収納されています．こ水観測井の分布を示します．このうち，GPS 観測点のアンテナで受信された信号は地下のケーブルをは，2003 年時点で 3 点（1998 年時点では14 点）あ通じて，小屋の中に設置されているGPS 受信機にり，主に近畿地方を中心とした活断層周辺に設置転送されています（第 3 図参照）．

しています．一方，ボアホール歪計は，2003年時点

こうして得られたデータは，電話回線等を通じてで15 点であり，主に活断層沿いに設置しています．

つくばの産総研地球科学情報研究部門まで転送さ2004 年 4 月号

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測方法で地殻変動を測り，ゆっくり地震に伴う信号を検出することが，大地震の発生を調べる上で重要になってきます．
この10 年の，特にGPS 連続観測網等の観測の充実により，こうしたゆっくり地震が日本でも，海溝沿いの断層で発生しているのが見つかってきました．
内陸で起きるゆっくり地震については，いくつかの報告がされてきましたが（多田, 1998；伊藤・桑原,1999），その詳細ははっきりとわかっていませんでした．産総研では内陸活断層の周辺に観測点を展開して観測を続けており，安富観測点はその中の代表的な観測点の一つです．
第4図 Webシステムを用いた解析結果表示の一例．

れ，解析が行われた後にデータサーバに保存されま

4．安富観測点での事例

す．これらの結果は，Webを用いて時系列等を表示

兵庫県宍粟郡安富町にある安富観測点（第 5 図）

でき，地下水や地殻変動のモニター等に利用されては山崎断層の近く（断層の北側）にある，地球科学います（第 4 図）．データの一部は http://gxwell.
aist.go.jp/GSJ/で見ることができます．

3．ゆっくり地震
大地震は断層が急激にすべることによって生じ，その結果大きな揺れ（地震動）が発生します．ところが，最近の観測から断層は地震の時だけにすべるのではなく，それ以外の時でも揺れを伴うことなく，時々，ゆっくりすべっていることがわかってきました．しかもそのすべりの大きさは，時には，大地震に匹敵するほどの場合もあるのです．つまり，私達が揺れを感じないでいても， 静かな ， ゆっく
り とした地震が起きていることがわかってきたのです．こうした地震のことをここでは，「ゆっくり地震」と呼ぶことにしましょう．
こうしたゆっくり地震は通常の大地震の発生に密接に関係していると考えられています．そのため，ゆっくり地震がどのように生じているのかを知ることは，将来の大地震の発生を考える上で大変重要なことなのです．また地震前後に見られる地下水，及び基線を取るのにの変動は，もしかすると，このようなゆっくり地震の 第5図 （上）安富観測点（図中で▲）活動を反映しているのかもしれません．逆に言えば，地下水の変動を調べ，ほかの観測で得られた結果とあわせることで，ゆっくり地震に関する情報が得られるかもしれません．よって，いろいろな観使用されたつくばGPS観測点（図中で■，詳しくは本文参照）の位置．
（下）安富観測点（YSTM，図中で★）と，比較に用いた周囲のGEONETのGPS観測点（図中で●）．薄線は主要断層を示す．主要断層の位
置はHyperDPRImapによる．
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第6図 安富観測点におけるボアホール3成分歪観測の結果．

情報研究部門の地下水観測点の一つです．そこでついてそれぞれ図示したものです．2 番目のグラフ

は，隣接する3 本の観測井による地下水位に加え，は，ボアホール 3 成分歪計観測に影響を与える地

ボアホール3 成分歪計やGPS 等による観測を1998

中温度を示しています．測器の設置当初は設置に年より継続しています（小泉ほか, 1999；北川ほか,よる影響で大きく縮んでいますが，1999 年半ば以2003；大谷ほか, 2003）．山崎断層系は左横ズレ断降 2002 年 6 月までの全体的ななだらかな変化は，層，つまり地震時に，断層面をはさんで向こう側が北北東−南南西に伸び，西北西−東南東に縮みの左方向に動く断層です．長さは約 80km，平均する

安定した傾向を示しています．これは三角測量等と1,000 年で0.3m 程度断層が動いて変位（ずれ）がから求められた，東西方向に短縮されている西日蓄積されます（活断層研究会, 1991）．

本の広域的な変形のパターンとおおまかには一致

安富観測点では 1998 年に観測を開始しました．

しています（国土地理院, 1987）．

第 6 図に，ボアホール3 成分歪計による観測結果を

ところが2002 年 6月頃より，すべての歪成分にお示します（北川ほか（2003）の図を一部改変）．第 6

いて今までにない変化が発生していることがわか

図の1 番上のグラフは，3 成分歪計による生の観測ります．つまり，今までの東西圧縮とは違って，圧データを示します．3 番目と4 番目のグラフは，この縮が一番大きいのは北西−南東方向になっていま

生データを元にして，主歪解析という解析を行ってす．変動量は変化の始まった初期が最も大きく，次歪を表した図です．1 番下のグラフは，こうして求第に緩やかになってきて，2002 年 9月の段階でおおめられた歪の大きさと方向を，矢印に示した期間によそ収束しました．2002 年 6 月〜 9 月の累積の歪変2004 年 4 月号

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化量は10 -6 にも及びます．
この変化が起きた期間，大きな地震は周囲では起きていません．このことから，これは「ゆっくり地震」の一端を捉えた可能性があります．実際，北川ほか（2003）は，安富観測点近くの山崎断層の一部で，ごく小さな「左横ずれゆっくり地震」が生じると，上記の異常な歪変化を説明できるとしています．そうだとすると，今まであまり見つかっていなかった，日本の内陸活断層でのゆっくり地震を新たに見つけたことになります．
それではほかの観測機器ではこの変化は捉えられているのでしょうか．安富観測点には併設してGPS 観測点があります．また安富観測点の周囲には国土地理院の GEONET の観測点がいくつかあります．GPS は歪計とは違って，観測点の歪ではなく，観測点の位置を計測しています（カーナビが車の位置を計測するのと一緒です）．したがって，
GPS のデータだけからは，直接ボアホール3 成分歪計のデータと比べることはできません．
幸 い ，安 富 観 測 点 を 囲 む ように ，3 つ の第7図 第5図のGEONETの3点の1日値の位置データを用いた主歪解析の結果．

GEONET の観測点がありますので（場所は第 5 図参照），これらの位置の変化のデータを使って，こ細かい変動がのっていることがわかります．直線的の3 点で囲まれる領域の歪を計算することができまな変化は，つくば観測点が位置する北アメリカプレす．ここでは，国土地理院の定常解析によって得ートに対して，安富の観測点が位置するアムールプられた GPS による位置情報データを使って，主歪レート（第 5 図）が東進しているためだと考えられて解析でこの領域の歪を計算した結果を第 7 図に示います．この結果，安富はつくばに対して，平均しします．この図の上から2 番目以降の図は，ボアホて年間 2cm 程度近づいてきています．

ール 3 成分歪計の結果の第 6 図の 3 番目と4 番目のグラフと直接比較することができます．

ボアホール 3 成分歪計でこれまでにない変動が観測された 2002 年 6 月頃について第 8 図を注目す

第 7 図の結果を見ると，季節変動の影響がみらると，東西成分の傾きがこの時期以降，緩くなってれますが，この点を除けば，2002 年 6 月以降，ボアいるように見えます．つまり，それ以前に比べて東ホール3 成分歪計でみられたような，これまでの傾進速度が若干鈍化している傾向が見えます．つま向に比べて著しく異なる非定常的な変動はみられり，これは見方を変えれば，安富観測点が相対的ないと言えます．このことから，ボアホール 3 成分に西向きに動いていたということです．ここで，山歪計で計測された地殻変動が，周囲の GEONET崎断層は左横ズレ断層であることを思い出してくだ

観測点に影響を及ぼす程の広がりを有するものでさい．GPS で観測されたこの東進速度の鈍化は観はないということが言えるでしょう．つまり，現象は測点の西への動き，つまり断層の南側に対する北局所的なものであることが推察されます．

側（安富観測点）の左横ズレで説明可能です．このでは安富観測点にあるGPS ではどうでしょうか．

ことは，この時期に山崎断層で「左横ずれのゆっくこれは一点しかなく歪を計算することができませり地震」が発生した可能性を示し，興味深い結果ん．そこで，つくばの国土地理院構内にあるGPS 観です．

測点に対する位置の変化を第 8 図に示します．こただし，第 8 図をよく見ると，こうした傾きの鈍化の図から，水平成分には，直線的な変化の上に，は，1999 年の中頃や2001 年の中頃にも認められ，地質ニュース 596号

地球科学情報研究部門における地殻変動観測― 27 ―第8図 安富GPS観測点のつくばGPS観測点に対する変位．薄線は観測値を，実線は31日の移動平均で平滑化した値を示す．四角で囲った部分については本文参照．

季 節 変 動 の一 部 にすぎない可 能 性 もあります．

水位変動よりははるかに小さな量で，「ゆっくり地2002 年のこの鈍化が本当に「ゆっくり地震」に伴っ震」に対応しているものかどうか，はっきりとしたこて生じた変化なのか，あるいは季節的なノイズなのとは言えません．

かは，今後，慎重に判断する必要があります．
では最後に，同時期に地下水に変化があったか以上の結果について詳しくは，北川ほか（2003），大谷ほか（2003）
を参照して下さい．

どうかを見てみましょう．第 9 図は，安富の2 つの観測井の地下水位の変動（井戸を密閉しているので実際は水圧）を，気圧と降雨とともに示したもので5．おわりにす．両方とも全体的に大きなカーブを描いている

このように，今回の事例では，はっきりとした変のが分かります．これは，この観測井が自噴してお化があらわれたのはボアホール歪計だけでしたが，り，その水圧の測定のために井戸の密閉を行うと，いろいろな観測手段を統合することで，地殻変動平衡状態に達するまでに時間がかかるからです．の規模や変動の特徴を浮かび上がらせていくこと

途中，2001 年に，観測井 2，観測井 3 ともに調整をができると考えられます．それぞれの観測手法に行っているので，その間は不連続な変化になっては，固有の強み・弱みがあるので，多様な方法でいます．これらの影響のために，地殻変動によるの観測を行うことで，断層活動の全体像を精度よ変化が出ているかどうかを見分けるのは残念ながく捉えることが重要です．地球科学情報研究部門

ら難しい状態です．一つ興味深いことに，2002月6

では安富観測点のほかにも多くの観測点を活断層

月中頃以降は，地下水がこれまでの上昇傾向から周辺に展開して，様々な観測機器での観測を継続低下傾向になっています．ただし，その大きさは，しており，今後，「ゆっくり地震」等の現象を検出す

ボアホール 3 成分歪計の観測から期待される地下ることで，断層活動の実態が明らかにされることが2004 年 4 月号

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大谷竜・北川有一・小泉尚嗣・高橋誠・松本則夫・佐藤努

第9図 安富観測点での2つの観測井戸における地下水観測の結果．水圧変化は水位変化に換算してある．

期待されます．
謝辞：観測点の保守管理には地質調査総合センターの職員をはじめ，国・地方自治体・民間の多くの方々の協力を得ています．また，GEONET のデータは国土地理院から提供を受けました．一部の図の作成に片尾 浩氏のHyperDPRImap を使用しました．記して感謝します．
文献
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断層沿いの産業技術総合研究所安富観測点で観測された顕著な地殻歪変化，地震2, 56, 245−254, 2003．
小泉尚嗣・高橋 誠・佃 栄吉・松本則夫（1999）：1999年4月17日の山崎断層の地震（Ｍ3.9）前後における地下水位・地殻歪の変化，日本地震学会講演予稿集，1999年度秋季大会，149．
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O HTANI Ryu，K ITAGAWA Yuichi，K OIZUMI Naoji,
T AKAHASHI Makoto，M ATSUMOTO Norio and S ATO
Tsutomu（2004）：Crustal Deformation Observation by the Institute of Geoscience．
＜受付：2004 年 2 月18日＞

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