１２－２ ＧＰＳ連続観測に基づく日本列島周辺のすべり欠損分布
Interseismic slip deficit in and around Japan based on GEONET
国土地理院
Geographical Survey Institute１．はじめに全国一律でのすべり欠損を推定し，共通性と多様性・地域性を把握するため，以下のように小領域（９領域）と中領域（３領域）の２種類（第１，９，35 図）ですべり欠損の推定を行った．すべり欠損の推定における諸条件は，以下の通りである．プレートの等深線は，CAMP モデル 1)，気象庁
一元化震源，野口（1996）2)，中村・他（1997）3) を参考に作成した．東海地方を除いて，小領域と中領域で同じ等深線データを使用した．各領域一番外側のグリッドは固定として，すべり方向はバックスリップ方向に拘束した．解析に使用した観測データは，1998 年 1 月～2000 年 1 月までの２年間の平均変動速度（水平，上下）とした．最新のデータとの比較では（第６～８図），2007 年 1月～2009 年 1 月までの２年間の平均変動速度を用いた（ただし，関東地方に関しては，2005 年 1月～2007 年 1 月の平均変動速度）．インバージョン手法は，Yabuki and Matsu’ura (1992) 4) の方法を用いた．その他，領域の範囲，観測点数，固定点等は，小領域は第１表，中領域は第２表に示す．
小領域および中領域での解析結果を１枚の図にまとめたものを第２～５図に示す．第２，３図は，小領域でのチェッカーボードテスト，すべり欠損分布の結果である．第４，５図は，中領域でのチェッカーボードテスト，すべり欠損分布の結果である．また，すべり欠損の時間変化の例として，中領域での 10 年前（1998 年 1 月～2000 年 1 月）と現在（2007 年 1 月～2009 年 1 月，関東地方は2005 年 1 月～2007 年 1 月）のすべり欠損の推定結果を第６図に示す．それぞれ推定に用いた水平変動速度と上下変動速度を第７，８図に示す．
小領域９か所について（第９図および第１表），下記の３つをワンセットとして，第 10～34 図に示す．北海道周辺（第 10～12 図），東北地方（第 13～15 図），関東地方；太平洋プレート（第 16～18 図），関東地方；フィリピン海プレート（第 19～21 図），東海地方（第 22～24 図），紀伊・四国（第 25～27 図），九州地方（第 28～30 図），沖縄周辺（第 31～33 図），小笠原周辺（第 34 図）．ただし，九州地方（第 30 図）と沖縄周辺（第 33 図）は，推定すべり分布の代わりに観測値を掲載している．また小笠原周辺（第 34 図）は観測点分布のみを掲載している．
・プレート形状（グリッド）と観測点図
・チェッカーボードテスト（与えたすべり，推定したすべり，観測値と計算値の比較）・推定したすべり分布と観測値と計算値の比較と残差
同様に中領域３か所について（第 35 図および第２表），上記の３つをワンセットとして，第 36～44 図に示す．東北日本（第 36～38 図），関東地方（第 39～41 図），西南日本（第 42～44 図）．
２．すべり欠損の共通性と多様性・地域性
すべり欠損の推定結果の共通性と多様性・地域性について，小領域での解析結果に基づいて，北から順番に述べる．北海道周辺では（第 12 図），根室沖で最大８cm のすべりが推定されている．北海道西部にも２～４cm のすべりが推定されているが，これは観測値に 1993 年北海道南西沖の地震- 550 -

の余効変動が含まれているためだと考えられる．北海道北部の東向きの変動が再現されていないが，これはプレート境界のすべり欠損のみを考えているためだと考えられる．
東北地方では（第 15 図），青森県沖でほとんどすべりが推定されていない．この辺りは 1994 年三陸はるか沖の震源域にあたり，固着が回復していないためだと考えられる．宮城県から福島県沖にかけて最大８cm のすべりが推定されている．このすべりは福島県南部の沖合で急激に小さくなっているが，これは領域の端の影響だと考えられる．小領域の解析では関東地方は，太平洋プレート（第 18 図）とフィリピン海プレート（第 21 図）を別々に推定した．すべり欠損の推定結果については，後で述べる両者を同時に推定した中領域の結果を参照されたい（第 41 図）．東海地方では（第 24 図），御前崎付近で最大３cm のすべりが推定され，静岡県内陸から遠州灘を通って，熊野灘沖合にかけて２cm ほどのすべりが推定されている．紀伊・四国では（第 27 図），室戸沖の沿岸で最大６cm ほどのすべりが推定されている．
紀伊半島沿岸で４cm 程度，領域の東端の伊勢湾辺りではすべりが大きく推定されているが，これは領域の端の影響と変動速度ベクトルに問題があり，すべりが大きく推定されていると考えている．
最後に九州地方（第 28～30 図），沖縄周辺（第 31～33 図），小笠原周辺（第 34 図）では，背弧拡大やブロック運動の影響や観測点数の問題等からすべり欠損の推定を行っていない．例えば，九州地方（第 30 図），沖縄地方（第 33 図）の変動速度を見ると，すべり欠損以外の影響が強いことが分かる．また第 34 図小笠原周辺では，400 km ほどの領域に観測点が５点しかない．硫黄島は，火山活動に伴う地殻変動が大半を占めている．父島と母島の辺りだけであれば推定は可能かもしれないが，ここでは観測点図のみを提示しておく．
中領域の解析結果について，小領域での推定結果と異なる点について説明する．東北日本では（第38 図），小領域では福島県南部で領域が区切られていたが（第 15 図），中領域では茨城県南部まで領域を広げたところ，宮城県沖で８cm 程度の大きなすべりは変わらないが，すべり欠損が大きな領域が福島県南部辺りまで広がっていることが確認できる．関東地方では（第 41 図），福島県沖に最大６cm のすべりが推定されている．この結果は領域が一部重なる東北日本の推定結果（第 38 図）とほぼ同じである．そして南にいくに従い小さくなり，茨城県南部から銚子沖ではほとんどすべりが推定されていない．房総半島付近では，浅いフィリピン海プレートの境界面上で北北西方向に最大３cm のすべりが推定されている．この辺りで深い太平洋プレートの方でも２～３cm ほどすべりが推定されているが，第 40 図に示すチェッカーボードテストの結果を見ると，太平洋プレート上で大きくすべりが推定される傾向にあり，太平洋プレートとフィリピン海プレートの影響を同時に推定し，両者をうまく分離するにはもう少し工夫が必要だと考えられる．最後に西南日本では（第 44図）
，東海地方を除いて，小領域の結果とほぼ同じである．東海地方に関しては，次節の問題点の記述を参照されたい．豊後水道の辺りは，小領域では領域の端であったが（第 27 図），領域を広げても豊後水道の辺りですべりが内陸へせり出して推定される結果が得られた．
10 年前（1998 年 1 月～2000 年 1 月）と最近（2007 年 1 月～2009 年 1 月，関東地方は 2005 年 1月～2007 年 1 月）のすべり欠損の推定結果は（第６図），北海道西部，襟裳岬付近，宮城県から福島県南部の沿岸では，10 年前に比べてすべり欠損が小さく推定されている．一方，青森県沖合では，10 年前よりもすべり欠損が大きく推定された．その他の領域では，10 年前と現在とでほとんど変わりはない．
３．すべり欠損のモニタリングにおける問題点
観測点配置の問題について，陸上にしか観測点がないためどうしても海域では解像度が悪くなっ- 551 -てしまう．海底地殻変動の点を加えるとどれくらい変わるのか？ということで，東北地方でのチェ
ッカーボードテストの結果を第 45 図に示す．全く解像度がなかった宮城県沖合で解像度が良くなっているのがはっきりと分かる．次に，プレート等深線は様々なモデルが提唱されているが，その違いはどれくらい効くのか？ということで，東海地方で２つのプレートの等深線を作成し比較した結果を第 46 図に示す．モデル１に比べてモデル２では全体的に境界面が浅いため，若干小さめにすべりが推定されている．
等深線の一番の違いは，モデル１では知多半島付近で大きく屈曲しているが，モデル２ではそれほど屈曲していない．この屈曲の違いによるすべり欠損の推定への影響は，若干あるようにも見えるが，大きく異なるようには見えない．最後に，今回の解析では観測値をすべてプレート境界面上のすべり欠損で説明しようとした結果であるが，それでは限界がある．西南日本を例にして固定点を３か所に変えて観測値をプロットしたものを第 47 図に示す．これら３つの固定点から得られる変動速度を用いた東海地方のすべり欠損の推定結果を第 48 図に示す．例えば，大潟観測点を固定した黒矢印だと，中国地方で全体的に東向きの変動が顕著で，アムールプレートの動きが見えていると考えられる．逆にアムールプレート上にあると考えられる中国地方の三隅観測点を固定した青矢印だと，中国地方はほとんど変動がなくなるが，中部地方全体で西向きの剛体的な動きが見える．そしてこの三隅固定のデータからすべり欠損を推定すると（第 48 図下），全体が４cm ほどの大きなすべり欠損が推定されてしまう．領域を広げていくと，すべり欠損だけでなく，プレートの剛体運動も考慮しなければならない．
その他，すべり欠損を推定する上では，特に深さの下限を見るには，上下変動が重要であるが，GPS では上下変動は誤差が大きく，長い期間のデータをとりたいが，長期間定常的な変動のみが抽出できる場所はかなり限られてしまう．さらに，こうしたすべり欠損分布を定常的にモニタリングし，時間変化を見ていく上では，観測点配置の変化，異常点の取り扱い，イベントの影響（地震や火山活動），といった問題点が考えられる．
参考文献
1) Hashimoto, C., K. Fukui, and M. Matsu’ura, 2004, 3-D modeling of plate interfaces andnumerical simulation of long-term crustal deformation in and around Japan, Pure appl.
Geophys., 161, 2053-2068.
2) 野口伸一，1996，東海地域のフィリピン海スラブ形状と収束テクトニクス，地震２，49，295－325．
3) 中村正夫・渡辺晃・許斐直・木村昌三・三浦勝美，1997，西南日本外帯における地殻下地震の活動特性，京都大学防災研究所年報，40 B-1，1－20．
4) Yabuki, T. and M. Matsu’ura, 1992, Geodetic data inversion using a Bayesian information
criterion for spatial distribution of fault slip, Geophys. J. Int., 109, 363-375.

- 552 -１．各地域のすべり欠損分布の推定

小領域

中領域

２ー１．北海道周辺

３ー１．東北日本

２ー２．東北地方

３ー２．関東地方

２ー３．関東地方（太平洋プレート）

３ー３．西南日本

２ー４．関東地方（フィリピン海プレート）
２ー５．東海地方
２ー６．紀伊・四国
２ー７．九州地方
２ー８．沖縄周辺
２ー９．小笠原周辺
第1図

対象領域．小領域：日本列島周辺を９領域に分割（黒点線）．中領域：日本列島

Fig. 1

周辺を３領域に分割（黒線）．
Study area. Small regions (black broken lines) and middle regions (black lines).

- 553 -第2図Fig. 2

第3図Fig. 3

チェッカーボードテストの結果（小領域）．
Results of checker board test (small regions).

- 554 -

推定すべり分布と計算値（小領域）．
Estimated slip deficit and calculated deformations (small regions).

第4図Fig. 4

チェッカーボードテストの結果（中領域）．
Results of checker board test (middle regions).

第5図
Fig. 5- 555 -

推定すべり分布と計算値（中領域）．
Estimated slip deficit and calculated deformations (middle regions).

１ー３ 現在と１０年前の比較１（中領域：暫定）
推定すべり分布445˚24640˚82500 km235˚2466442230˚Contour Interval 2cm130˚135˚145˚140˚150˚

図１ー３ー１．1998 年１月〜 2000 年１月のデータからの推定結果．

62845˚

440˚
435˚

26422500 km

262430˚

Contour Interval 2cm130˚

135˚140˚145˚150˚

図１ー３ー２．2007 年１月〜 2009 年１月のデータからの推定結果．
※ただし、関東地方のみ 2005 年１月〜 2007 年１月のデータ．

第6図Fig. 6

現在と 10 年前とのすべり欠損分布の比較．
Estimated slip deficit in 10 years ago and the lastest (middle regions).

- 556 -

第7図Fig. 7

第8図Fig. 8

現在と 10 年前との水平変動速度の比較．
Horizontal deformation rate in 10 years ago and the lastest.

- 557 -

現在と 10 年前との上下変動速度の比較．
Vertical deformation rate in 10 years ago and the lastest.

２．小領域での解析結果の詳細

45˚40˚35˚30˚135˚130˚145˚140˚125˚

25˚

第9図Fig. 9

小領域：日本列島周辺を９領域に分割．
Small regions. divided into 9 regions.

第1表
Table 1

小領域の区分けと名称．
Name of small regions.

名称（小領域）

領域の範囲とグリッド

観測点数

固定点

２ー１．北海道周辺

640 × 400 km

115

岩崎（950154）

２ー２．東北地方

16 × 10 （40 × 40 km）
600 × 440 km

106

岩崎（950154）

２ー３．関東地方

15 × 11 （40 × 40 km）
480 × 360 km

94

富岡（940045）

16 × 12 （30 × 30 km）
300 × 220 km

57

富岡（940045）（太平洋プレート）
２ー４．関東地方（フィリピン海プレート）

12 × 11 （25 × 20 km）

２ー５．東海地方

420 × 360 km
14 × 12 （30 × 30 km）

102

大潟（950241）

２ー６．紀伊・四国

560 × 300 km
16 × 12 （35 × 25 km）

134

三隅（950388）

２ー７．九州地方

490 × 275 km
14 × 11 （35 × 25 km）

68

三隅（950388）

２ー８．沖縄周辺

490 × 300 km
14 × 10 （35 × 30 km）

20三隅（950388）

２ー９．小笠原周辺

ーーー

ーーー

ーーー

第 10 図Fig. 10- 558 -北海道周辺のグリッドと観測点分布．
Grid and distribution of 115 GPS sites used for this analysis in Hokkaido area.

第 11 図Fig. 11

北海道周辺のチェッカーボードテストの結果．
Results of checker board test in Hokkaido area.

第 12 図Fig. 12- 559 -北海道周辺の推定すべり分布，観測値と計算値の比較，残差．
Estimated slip deficit, observed and calculated deformations, and residuals in
Hokkaido area.

２ー２．東北地方
グリッドと観測点分布
42˚

41˚

25507510012540˚

150

17539˚

38˚37˚100 km139˚

140˚141˚

142˚

144˚

143˚

145˚

図２ー２ー１．作成したグリッドとプレート上面の等深線．

41˚

40˚

39˚38˚37˚138˚

100 km139˚

140˚141˚

142˚143˚

144˚

図２ー２ー２．使用した観測点（１０６点）．

第 13 図Fig. 13

東北地方のグリッドと観測点分布．
Grid and distribution of 106 GPS sites used for this analysis in Tohoku area.

- 560 -

第 14 図Fig. 14

東北地方のチェッカーボードテストの結果．
Results of checker board test in Tohoku area.

第 15 図Fig. 15- 561 -

東北地方の推定すべり分布，観測値と計算値の比較，残差．
Estimated slip deficit, observed and calculated deformations, and residuals in
Tohoku area.

２ー３．関東地方（太平洋プレート）
グリッドと観測点分布

38˚

2550

75

10037˚

12536˚35˚100 km

34˚139˚140˚141˚143˚142˚

図２ー３ー１．作成したグリッドとプレート上面の等深線．

38˚37˚36˚35˚100 km138˚139˚140˚141˚142˚

図２ー３ー２．使用した観測点（９５点）．

第 16 図Fig. 16

関東地方（太平洋プレート）のグリッドと観測点分布．
Grid and distribution of 94 GPS sites used for this analysis in Kanto area(Pacific plate).

- 562 -

第 17 図Fig. 17

関東地方（太平洋プレート）のチェッカーボードテストの結果．
Results of checker board test in Kanto area (Pacific plate).

第 18 図Fig. 18- 563 -

関東地方（太平洋プレート）の推定すべり分布，観測値と計算値の比較，残差．
Estimated slip deficit, observed and calculated deformations, and residuals inKanto area (Pacific plate).

２ー４．関東地方（フィリピン海プレート）
グリッドと観測点分布50 km

36˚40302035˚

1034˚139˚

142˚141˚140˚

図２ー４ー１．作成したグリッドとプレート上面の等深線．

36˚35˚

50 km

139˚140˚141˚

図２ー４ー２．使用した観測点（５７点）．

第 19 図Fig. 19

関東地方（フィリピン海プレート）のグリッドと観測点分布．
Grid and distribution of 57 GPS sites used for this analysis in Kanto area(Philippine Sea plate).

- 564 -

第 20 図Fig. 20

関東地方（フィリピン海プレート）のチェッカーボードテストの結果．
Results of checker board test in Kanto area (Philippine Sea plate).

- 565 -

第 21 図関東地方（フィリピン海プレート）の推定すべり分布，観測値と計算値の比較，Fig. 21残差．
Estimated slip deficit, observed and calculated deformations, and residuals inKanto area (Philippine Sea plate).

２ー５．東海地方
グリッドと観測点分布36˚35˚

20405010306034˚33˚100 km135˚136˚137˚139˚138˚

図２ー５ー１．作成したグリッドとプレート上面の等深線．

36˚35˚34˚

100 km136˚137˚138˚

図２ー５ー２．使用した観測点（１０２点）．

第 22 図Fig. 22

東海地方のグリッドと観測点分布．
Grid and distribution of 102 GPS sites used for this analysis in Tokai area.

- 566 -第 23 図
Fig. 23

東海地方のチェッカーボードテストの結果．
Results of checker board test in Tokai area.

第 24 図Fig. 24- 567 -

東海地方の推定すべり分布，観測値と計算値の比較，残差．
Estimated slip deficit, observed and calculated deformations, and residuals inTokai area.

２ー６．紀伊・四国
グリッドと観測点分布35˚
01075504034˚302033˚1032˚

100 km31˚131˚132˚133˚134˚135˚137˚136˚138˚

図２ー６ー１．作成したグリッドとプレート上面の等深線．

35˚34˚33˚

100 km132˚133˚134˚135˚136˚

137˚

図２ー６ー２．使用した観測点（１３４点）．

第 25 図Fig. 25

紀伊・四国のグリッドと観測点分布．
Grid and distribution of 134 GPS sites used for this analysis in Kii and Shikokuarea.

- 568 -

第 26 図Fig. 26

紀伊・四国のチェッカーボードテストの結果．
Results of checker board test in Kii and Shikoku area.

第 27 図Fig. 27- 569 -紀伊・四国の推定すべり分布，観測値と計算値の比較，残差．
Estimated slip deficit, observed and calculated deformations, and residuals in
Kii and Shikoku area.

２ー７．九州地方
グリッドと観測点分布

203034˚

33˚10203050

10075

1254032˚

31˚30˚100 km130˚131˚134˚133˚132˚

図２ー７ー１．作成したグリッドとプレート上面の等深線．

33˚32˚

31˚

50 km30˚130˚131˚132˚133˚

図２ー７ー２．使用した観測点（６８点）．

第 28 図Fig. 28

九州地方のグリッドと観測点分布．
Grid and distribution of 68 GPS sites used for this analysis in Kyushu area.

- 570 -

第 29 図Fig. 29

九州地方のチェッカーボードテストの結果．
Results of checker board test in Kyushu area.

第 30 図Fig. 30- 571 -

九州地方の水平、上下変動速度．
Observed horizontal and vertical deformation rates in Kyushu area.

２ー８．沖縄周辺
グリッドと観測点分布125˚130˚

30˚

300 km30˚

29˚25˚

28˚

027˚
2550

1075

51226˚100 km126˚127˚128˚131˚

130˚

129˚

25˚

図２ー８ー１．作成したグリッドとプレート上面の等深線．

125˚

130˚

30˚

28˚

25˚

300 km27˚26˚100 km
127˚

128˚

129˚

130˚

図２ー８ー２．使用した観測点（２０点）．

第 31 図Fig. 31

沖縄周辺のグリッドと観測点分布．
Grid and distribution of 20 GPS sites used for this analysis in Okinawa area.

- 572 -

第 32 図Fig. 32

沖縄周辺のチェッカーボードテストの結果．
Results of checker board test in Okinawa area.

第 33 図Fig. 33- 573 -

沖縄周辺の水平、上下変動速度．
Observed horizontal and vertical deformation ratesin Okinawa area.

２ー９．小笠原周辺
グリッドと観測点分布
135˚

140˚

145˚

28˚35˚27˚30˚26˚25˚

300 km25˚24˚4cm/yr

100 km138˚139˚140˚141˚142˚

図２ー９ー１．作成したグリッドと観測点分布．

第 34 図Fig. 34

小笠原周辺のグリッドと観測点分布．
Grid and distribution of GPS sites in Ogasawara area.

- 574 -143˚144˚

３．中領域での解析結果の詳細

45˚40˚35˚30˚135˚125˚145˚140˚130˚25˚

第 35 図Fig. 35

中領域：日本列島周辺を３領域に分割．
Middle regions. divided into 3 regions.

第2表
Table 2

中領域の区分けと名称．
Name of middle regions.

名称（中領域）

領域の範囲とグリッド

観測点数

固定点

３ー１．東北日本

1170 × 650 km
18 × 13 （65 × 50 km）

233

岩崎（950154）

３ー２．関東地方（太平洋プレート）94

富岡（940045）

239

三隅（950388）

480 × 360 km
16 × 12 （30 × 30 km）（フィリピン海プレート）

300 × 220 km
３ー３．西南日本

12 × 11 （25 × 20 km）
900 × 330 km
18 × 11 （50 × 30 km）

第 36 図Fig. 36- 575 -東北日本のグリッドと観測点分布．
Grid and distribution of 233 GPS sites used for this analysis in Northeast Japanarea.

第 37 図Fig. 37

東北日本のチェッカーボードテストの結果．
Results of checker board test in Northeast Japan area.

第 38 図Fig. 38- 576 -東北日本の推定すべり分布，観測値と計算値の比較，残差．
Estimated slip deficit, observed and calculated deformations, and residuals inNortheast Japan area.

３ー２．関東地方
グリッドと観測点分布

2550

10037˚7538˚36˚
20 1251035˚

PACPHS34˚138˚

100 km139˚140˚141˚143˚142˚144˚

図３ー２ー１．作成したグリッドとプレート上面の等深線．

38˚37˚36˚35˚
100 km138˚139˚140˚141˚142˚

図３ー２ー２．使用した観測点（９４点）．

第 39 図Fig. 39

関東地方のグリッドと観測点分布．
Grid and distribution of 94 GPS sites used for this analysis in Kanto area.

- 577 -

第 40 図Fig. 40

関東地方のチェッカーボードテストの結果．
Results of checker board test in Kanto area.

第 41 図Fig. 41- 578 -

関東地方の推定すべり分布，観測値と計算値の比較，残差．
Estimated slip deficit, observed and calculated deformations, and residuals inKanto area.

３ー３．西南日本
グリッドと観測点分布36˚10075504034˚30201032˚

200 km30˚132˚134˚140˚138˚136˚

図３ー３ー１．作成したグリッドとプレート上面の等深線．

36˚35˚34˚

33˚

32˚

200 km31˚131˚132˚133˚134˚135˚136˚137˚

138˚139˚

図３ー３ー２．使用した観測点（２３８点）．

第 42 図Fig. 42

西南日本のグリッドと観測点分布．
Grid and distribution of 239 GPS sites used for this analysis in Southwest
Japan area.

- 579 -

第 43 図Fig. 43

西南日本のチェッカーボードテストの結果．
Results of checker board test in Southwest Japan area.

第 44 図Fig. 44- 580 -

西南日本の推定すべり分布，観測値と計算値の比較，残差．
Estimated slip deficit, observed and calculated deformations, and residuals inSouthwest Japan area.

第 45 図Fig.45

第 46 図Fig.46

観測点配置の問題．
Problems of distribution of observation sites.

- 581 -

プレート等深線の問題．
Problems of isodepth contour of subducting plate.

第 47 図Fig.47

固定点の違いによる変動速度．
Horizontal and vertical deformation rate in southwest Japan, relative to different fixed sites (Ohgata; 241, Hachiman; 283, and Misumi; 388).

- 582 -第 48 図
Fig.48

固定点の違いによるすべり欠損分布．
Estimated slip deficit based on different fixed sites.