３．研究報告
３．１

定常的な自然地震観測

３.１.１

陸域における自然地震観測

目次(1)

業務の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4(a) 業務題目(b) 担当者(c) 業務の目的(d) ６ヵ年の年次実施計画
1) 平成１９年度
2) 平成２０年度
3) 平成２１年度
4) 平成２２年度
5) 平成２３年度
6) 平成２４年度(e) 平成１９年度業務目的(2)

平成１９年度の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5(a) 業務の要約(b) 業務の成果
1) 機動的地震観測システムa) システム設計要件b) システム基本仕様と整備
ⅰ) 地震計ⅱ) ロガーⅲ) 処理装置
2) 機動的地震観測網概念設計a) 観測網整備の考え方b) 効果的配置の検討(c) 結論ならびに今後の課題(d) 引用文献(e) 学会等発表実績(f) 特許出願、ソフトウエア開発、仕様・標準等の策定(3)

平成２１年度業務計画案・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・15

3

(1) 業務の内容(a) 業務題目

陸域における自然地震観測(b) 担当者
所属機関
独立行政法人防災科学技術研究所

役職
副部長

氏名
小原 一成

メールアドレスobara@bosai.go.jp

地震研究部(c) 業務の目的
東北日本の日本海側に存在するひずみ集中帯の陸域において、新潟県を中心とする地域に稠密な定常的地震観測網を構築して自然地震を観測し、このデータに基づいて高精度な震源分布を得ると共に、地下深部の断層評価や強震動予測に必要な地震波速度構造と非弾性の三次元的な分布を明らかにする。
(d) ６ヵ年の年次実施計画
1) 平成１９年度：ひずみ集中帯の陸域の観測で用いる機動的地震観測装置を整備するとともに、新潟県を中心とするひずみ集中帯の活断層及び活褶曲等の活構造の全体像を明らかにするための効果的な地震観測点配置等の検討を行う。
2) 平成２０年度：機動的地震観測装置約 300 台を用いて、新潟県を中心に観測点間隔が約 3～5km 及び約 10km 程度の稠密・広域地震観測網、秋田県周辺に広域地震観測網を構築し、オフライン型現地収録方式の定常的観測を開始するとともに、効率的データ処理フ
ローの検討を行い、回収データの一部について処理・解析する。
3) 平成２１年度：陸域での定常的地震観測を継続するとともに、既存の高感度地震観測網
Hi-net 等も利用して高精度震源分布、稠密観測地域のトモグラフィー初期モデルを得る。
4) 平成２２年度：陸域での定常的地震観測を継続し、ひずみ集中帯内外におけるトモグラ
フィー初期モデルを得るとともに、秋田・山形において機動的地震観測装置約 100 台による稠密地震観測網を構築する。
5) 平成２３年度：陸域での定常的地震観測を継続し、変換波解析等を用いて地下構造モデ
ルの改良を進めるとともに、新潟県内の稠密地震観測点約 100 台を移設する。
6) 平成２４年度：陸域での定常的地震観測を継続しつつ、当該年度中に機動的地震観測機器を回収する。これらのデータに基づいて観測対象領域全域における高精度三次元地下構造を明らかにし、震源断層深部形状に関するモデルを構築する。
(e) 平成１９年度業務目的
ひずみ集中帯の陸域の観測で用いる機動的地震観測装置を整備するとともに、新潟県を中心とするひずみ集中帯の活断層及び活褶曲等の活構造の全体像を明らかにするための効果的な地震観測点配置等の検討を行う。

4

(2) 平成１９年度の成果(a) 業務の要約
ひずみ集中帯の陸域の機動的地震観測に用いるため、固有周波数 1Hz 及び 2Hz の短周期地震計、および低消費電力型ロガーから構成される機動的地震観測装置を整備するとともに、新潟県を中心とするひずみ集中帯の活構造の全体像を明らかにするための効果的な地震観測点配置等の検討を行った。
(b) 業務の成果
1) 機動的地震観測システムa) システム設計要件
東北日本の日本海側に存在するひずみ集中帯における震源断層を明らかにするためには、高い分解能で地下構造をイメージングすることが重要である。制御震源を用いた構造探査
では、探査測線に沿った二次元断面における高分解能イメージングを可能とするが、三次元空間における構造のイメージングを行なうためには、探査測線を縦横に設定する必要があり、経費的な困難性を伴う。一方、自然地震を稠密な地震観測網で観測することによって、その観測点間隔に応じた分解能で、地下深部までの三次元的なイメージングが可能となる。さらに詳細な震源分布を得ることで、構造探査等の結果を総合的に判断することにより、震源断層を含む詳細な地下構造の解明が可能となることが期待される。そのためには、地震計の設置間隔を極力短くし、稠密でかつ多点に展開することが必要とされる。理
想的には、全ての地震計をオンラインで連続的に収集し、リアルタイムで処理可能なシステムが望ましいが、このような定常観測網は、商用電源や電話を必要とするため、設置可
能な場所が限定されることが多い。また、設置までに長期間を要することと、最大の問題
は多額の経費を要することである。したがって、本調査観測・研究で展開する地震観測シ
ステムとしては、機動性とコストパフォーマンス性を重視したオフライン方式地震観測を採用し、震源断層モデル構築に資するための自然地震観測を行なうこととした（図 1、P17）。
稠密に地震計を展開することにより、震源決定の高精度化が期待される（図 2、P17）。このような機動的地震観測は、陸域で発生する被害地震の発生メカニズムを解明するために、
本震発生直後から実施される場合があるが、いち早くデータを取得するためには、その迅
速性や機動性が非常に重要である。今回の整備する機動的地震観測装置は、このような緊急的臨時地震観測にも利用することが要求されており、システムとして必要な基本的要件
は以下のとおりである。
・商用電源や通信手段が無くとも長期間の観測を可能とすること。
・設置に必要な面積が狭いこと。
・環境の変化や目的の変更等に応じ、移設が容易であること。
・設置に要する時間が短くて済むこと。
さらに、以下の要件も考慮された。
・収録データの信頼性に関する指標を含むこと。
・データ回収後の処理が容易であること。
・既存の高感度地震観測網 Hi-net システムとの統合処理が容易であること。
5

以上の要件を満たす機動的地震観測システムの基本的仕様について以下に述べる。
b) システムの基本仕様及び整備
機動的地震観測システムは、現地側で地震動データを収録する装置と、回収されたデー
タの処理装置から構成される。前者は、地震計とデータロガーから構成され、これらの仕様策定に当たっては、ある特定の要件のみを十二分に満足するのではなく、全ての要件をバランスよく満足するようなものを目指した。
ⅰ) 地震計自然地震観測で標準的に使用される地震計は、固有周波数が 1Hz あるいは 2Hz の動コ
イル型短周期速度型地震計である。例えば、防災科学技術研究所が全国展開しているボア
ホール式高感度地震観測網 Hi-net（Okada et al.,2004 1 ）、Obara et al., 2005 2) 、汐見・
他,2009 3) ）では、観測井戸の孔底部に設置されるカプセル内に 1Hz の速度型地震計を含めている。国内における臨時観測は、ほとんどの場合 Hi-net を標準観測点として利用して併せて処理解析を実施するため、性能的には Hi-net と同等であることが望ましい。しかし、
1Hz 地震計は振子重量が重く、筐体としても大きくなり、やや機動性に欠ける点があるた
め、より小型の 2Hz 地震計を主体的に選定した。2Hz 地震計は、数 Hz 以上に卓越する近地地震では 1Hz 地震計とほぼ同等であり、近地地震の震源決定やトモグラフィー解析には全く支障はない。しかし、遠地地震等の低周波数成分に卓越する地震波動観測もより深部における地下構造解析には 1Hz 地震計が効果的であるため、一部では 1Hz 地震計を採用する。以下に、詳細な仕様を示す。
・ 地震計は、三成分一体型の電磁式速度計で本体及び信号出力ケーブルから構成される。
・ 外部から電力供給を必要としない。
・ 電圧感度が 1Hz 地震計の場合 1.5～4.0 V/kine、2Hz 地震計の場合 0.6～2.0 V/kine であり、個体ごとの値のばらつきは±10%以内とする。
・ 減衰定数が 0.70 となるシャント抵抗を付ける。ただし、個体ごとの値のばらつきは±
5 %以内とする。
・ 3ch 信号出力ケーブル（4.5m 以上）が付属する。
・ 地震計出力の接続部は絶縁付圧着端子 Y 型とする。
・ 屋外の観測において利用が可能な防滴性を有する。
・ 動作保証温度範囲は-10℃～45℃とする。
・ 本体の外形寸法で 1Hz 地震計の場合、幅（または直径）が 210mm 以下，高さが 210mm以下であり，重量が 12 kg 以下、2Hz 地震計の場合、幅（または直径）が 180mm 以下、高さが 150mm 以下であり、重量が 5 kg 以下である 。
・ 水準調整用の脚部，水準器を装備している。
入札の結果、整備された地震計のスペックは以下のとおりである（図 3、P18）。
2Hz 地震計
・型式 China Geo-Equipment Corporations 社製 CDJ-S2C-2・固有周波数

2Hz±10%6

・感度2.0V/kine±10%8040Ω±10%・コイル抵抗・ダンピング定数・外形寸法

0.7±5%

Φ128ｘ80mm

・重量

2kg

・台数

300 台

（筐体部分）

1Hz 地震計
・型式 Geo space 社製 GS-1
1Hz±10%・固有周波数・感度

3.8V/kine±10%4550Ω±10%・コイル抵抗・ダンピング定数・外形寸法

0.7±5%

Φ210ｘ200mm

・重量

12kg

・台数

90 台

（筐体部分）

評価シートを図 4(P18)に示す。
ⅱ) ロガー
データ収録装置としては、品質低下することなく消費電力を抑えたシステムとし、観測環境にフレキシブルに対応可能なものとするために、データを取得する機能と遠隔監視、遠隔操作する機能をモジュールとして分離した構成とした。電源管理については、商用電源（AC100V）の供給が無い状況下の利用を前提とし、定期的な GPS 較正など、効率的な省電力による観測運用が可能なものとする。商用電源が利用できる場合には測定精度を優先し、常時 GPS の同期をするなど観測条件に最適な電源制御が可能なものとする。また、充電可能な 2 次電池を利用した場合に過放電を防止するなど保護機能を有するものであること。測定データは、一般的な WindowsPC で読み書き可能な FAT32 形式のファイルシス
テムでフォーマットされたコンパクトフラッシュ・メモリカード（CF カード）に、防災科研が標準データ形式として採用する WIN32 形式、国内大学が標準採用する WIN1 形式の両形式に対応し保存することができること。基本的な動作パラメータの設定およびデー
タ収録の開始、終了については、パソコンなどの制御端末を必要とせず、装置に装備された LCD および LED にて操作可能なものとする。特に屋外作業に耐え得る操作性を確保すること。電源断による自動シャットダウン後、電源供給を開始された場合には速やかに安定して測定状態へと復帰し、電源断前の設定内容で動作するものとする。以下に、詳細な仕様を示す。
・アナログ入力は差動入力とする。
・入力レンジは±2.5V または±5.0V とする。
・測定チャンネル数は 3ch とする。
・AD 変換方式はデルタ－シグマ方式とする。
・形式分解能は 23 ビット以上とする。
7

・サンプリングレートは 100Hz とする。
・アンチエイリアスフィルタは 30Hz－24dB 以上のローパスフィルタ（バタワース）、若しくは同等以上のデジタルフィルタでエイリアス信号を遮断すること。
・実効ダイナミックレンジは 120dB 以上とする。
・ディストーションは最大入力電圧の 90％の範囲で 0.001%以下とする。
・入力インピーダンスは 1MΩ 以上とする。
・増幅倍率は接続がされる地震計の性能によって変更する必要があるため、数倍から数十倍程度の高倍率レンジでの測定を可能なものとする。
・過大入力から装置を保護し、ノイズが発生することのないようにすること。過大入力限界値については仕様に明記すること。過大入力後については速やかに正常な状態に復帰すること。
・サンプリング時刻は、GPS の 1PPS の信号立ち上がりから 150μ 秒以内で同期し、自動校正が可能とする。消費電力を抑えるために GPS の校正間隔を任意設定した低消費電力モード動作時においても UTC に対して 2m 秒以内の同期を保つこと。閏秒については、定期にアルマナック情報を受信し、自動処理すること。また、同期処理のログ機能として内部時計と GPS 時計の絶対時刻差、校正のステータスを記録可能とすること。だたし、校正頻度が高い場合には、記録頻度を変更できるものとする。
・記録媒体としてコンパクトフラッシュ・メモリカード（CF カード）スロットを装備し、PC 用途の汎用品を使用できるものとし、容量 16GB の CF カードについても動作保証する。
・メンテナンス性を考慮し、一般に使用されている OS(Windows XP)で読み書き可能なファイルシステムの形式である FAT32 形式とする。
・データ形式は WIN,WIN32 形式に対応する・操作インターフェイスとしてシステムの各種設定値、動作状態を、装置に内蔵された LCD
による文字表示及び LED ランプによるステータス表示ができる。
・電源は 12V とし、鉛蓄電池および AC100V による同時供給が可能なように電源入力系
統を複数もつものとする。
・消費電力は、GPS 時刻同期精度が 2msec 以内の記録動作時の平均値として 12V-25mA以内とする。
・電源の即断のためのデータ保護機能をもつものとする。
・測定中に、CF カード、電池交換の保守作業を実施しても、記録媒体及びデータの連続性、正常性を損なうことが無いこと。
・電源電圧が予め設定された最終放電電圧より低下した場合には、電源供給を切断し電池の過放電を防止する保護機能をもつものとする。
・本システムは、屋外における鉛蓄電池等の電源交換作業が発生する性格上、電源交換については、簡単かつ電源極性の逆接続時の装置保護の機能をもつものとする。又、AC/DC
電源から電池に、若しくは電池から AC/DC 電源に電流が流れ込まないようにすること。
・収録装置内の計測ソフト部分(ファームウェア)の変更等は内蔵する CF カードからバージョンアップ可能なものとする。
・商用電源および通信施設が利用可能な観測状況の際にはテレメータ機能を有する機器と8接続し、リアルタイムテレメータとして動作することが可能な拡張インターフェイスをもつ。
・時刻同期、絶対時刻付与のための GPS アンテナ、及び GPS アンテナケーブルを備えること。GPS アンテナ本体は、マグネット吸着式、ケーブル長は 5m とする。
・各機器間において各種ケーブルを接続するに当たって、ケーブルの接続ミスの無いことを考慮するコネクタ形状とする。
・可搬性を考慮して機動観測装置一式（AD 装置、鉛蓄電池、ケーブル等）は、別途支給
さ れ る 設 置 用 ケ ー ス （ 株 式 会 社 リ ッ チ ェ ル 社 製 カ ー ゴ RX-65 ） の 内 寸 サ イ ズ（385x350x395mm）に収納することができること。運搬時の荷重、運搬等の衝撃に耐えるようにケース内に機器のズレ防止用の加工された底板を装備する。
・野外設置時にノート PC を使用して安易に測定データの波形が目視確認できるものとする。動作パラメータの設定変更ユーティリティは、操作ミス等を防ぐよう十分考慮された機能と多数の機動観測装置の設置時にも設定、確認を簡単に行えるよう自動化機能を有するものとする。また、GPS の受信状況（衛星配置および感度等）、GPS による時刻補正についての時系列を表示可能なものとする。ソフトウェア、ユーティリティは、WindowsXP、WindowsVista、Mac OSX 上で動作を保証する。
・データ記録用 CF カードは、本仕様で示した機動観測装置において動作可能なものとする。搭載するメモリ容量は 8GB 以上とし、工業用途のインダストリアルコンパクトフラ
ッシュとする（トランセンド TS8GCF100I 相当品）。
・データ収録装置用蓄電池はサイクルバッテリー（AC デルコ社ボイジャーM27MF 相当品）、
定格容量は 100Ah(20 時間率)以上とする。
入札の結果、整備されたデータロガーのスペックは以下のとおりである（図 3、P18）。
・型式

計測技研社製 HKS-9550

・入力チャネル数

3 チャネル・サンプリング周波数
・AD 分解能100Hz

24 ビット・信号入力レンジ

±2.5V

・記録媒体

8 Gbytes

・時刻校正

GPS による時刻校正で 1 衛星でも校正可能
WIN/WIN32

・データ形式
・外形寸法

CF

W210xD230xH99mm

・重量

2kg

・台数

390 台

整備されたバッテリのスペックは以下のとおりである（図 3、P18）。
・型式

C&Yu 社製ディープサイクルバッテリ SMF27MS-730（105Ah）

・外形寸法

W304xD173xH225mm

・重量22.3kg・特徴

繰り返しの充放電に強い。

上記組み合わせで、連続約 5 ヶ月間の収録が可能である。
9

ロガーの検定結果を表 1(P16)に示す。また、調整の風景を図 5(P19)に示す。
ⅲ) 処理装置
オフライン観測においては、現地に設置されたロガー内の記録媒体に連続記録（観測データ）が記録される。これらの記録媒体はある保守作業のタイミングで回収された後にデータセンターに持ち込まれ、それらの各記録媒体中のデータは大容量の蓄積ディスクにコピーされた後に計算処理されるのが一般的である。すなわち、ある時刻のデータから何らかの解析結果が得られるまでには、そのデータがロガーに記録された後にデータセンター
持ち込まれるまでの時間に加えて、各記録媒体から蓄積ディスクへのコピーとその後の計算処理に要する時間がかかることになる。とりわけ、多点での長期にわたるオフライン観
測では、記録回収の度に多量のデータを含む多数の記録媒体がデータセンターに一斉に集まるため、それらの処理を滞ることなく進めることは解析結果と成果を速やかに得る上で決定的に重要である。以下では、300 点のオフライン観測点での連続記録という、本調査
観測・研究による膨大なデータを既存観測網（防災科研高感度地震観測網 Hi-net や大学および気象庁の観測網）の記録とスムーズに併合処理するためのデータ処理装置（以下、本システム）について、その要件と導入したハード（図 6、P19）の概要を記す。
まず、300 点のオフライン観測点における連続記録は、それぞれの観測点に設置されたロガー内のコンパクトフラッシュ（CF）カード 1 枚に記録される。各観測点におけるデー
タ量は、ここで使用するロガーの場合にはおおよそ 1～2GB/月/点（地動レベルによって圧縮効率が異なるため、一意には決まらない）である。したがって、本システムは、CF カ
ード 300 枚からの連続記録の円滑な収集が可能であるとともに、5 年間で最大 40TB にものぼるデータの蓄積が可能な蓄積装置を有しなければならない。このような大容量のデー
タは、ディスク障害などによってひとたび失われれば、そのデータ回復は可能な場合であっても多大な時間と労力を伴う。そのため、本システムでは蓄積装置の導入にあたって、高い信頼性を担保するための以下のような要件を蓄積装置の仕様に課し、最終的には日本
ネットワーク・アプライアンス(株)製 FAS2050 を導入した。
蓄積装置の要件（ストレージ装置についての主要なものに限る）
・ネットワーク接続型ストレージ（NAS）であること。
・NAS ヘッドは並列稼動クラスタ構成とし、一台の NAS ヘッドが障害を起こした際にもサービスを中断することが無いこと。また、負荷分散の機能を有すること・RAID6 に相当するデータ保護機能を有すること・RAID6 構成時の実効容量として 40TB 以上の領域が使用可能で、7200 回転以上の容量 1TB の HDD にて構成されていること
・構成済みの RAID グループに対して、システム停止や再構築等を伴うことなく、ディスクドライブの増設が可能なこと。
・電源、ファンは二重化されており、活性交換に対応していること。
・装置全体で 4GB 以上のシステムメモリを搭載していること。
・上記とは別に、装置全体で 512MB 以上の不揮発性の書き込み用キャッシュメモリを搭載すること。
10

・電源障害からの復旧時に、fsck などの整合性確認を必要とせずにデータの一貫性が常に保たれ、迅速に起動できること。
・NFS Version3 及び Version4 でのアクセスが可能なこと。
・一筐体にて、ファイルアクセス・ブロックアクセス両方に対応できること。
・電子メールによる障害通知機能を有していること。
・telnet、 ssh、 rsh、 http 等を用いた管理機能を提供すること。
・RAID-6 相当のディスク障害対策がとられていること。
・平日の午前 9 時から午後 5 時 30 分対応の 3 年間のオンサイト保守を含むこと。
・ユーザーデータ格納領域の拡大・縮小が、サービス停止を伴わず可能な事。その際データの移動を伴うことなく実現できること。
・ディスク本数に制限される事なくユーザーデータ格納領域サイズを任意に設定可能な事。
・SPOF 対策として、ストレージコントローラとディスクの間に冗長パスを用意すること。
・障害事前予防として、バックグラウンドで全ディスク領域に対するメディアスキャンを実施することができること。
・障害対策として、ディスクへのデータへの書き損じを検出し防止する機能を有する事。
上に述べた蓄積装置は所内のネットワークに接続され、それにより、同ネットワーク接続された複数の研究者や業務支援者の PC 端末から USB カードリーダーを介して、CF カ
ードのデータを蓄積装置にコピーすることが可能となった。
一方、蓄積装置に蓄積された本調査観測・研究による連続記録を効率的かつ効果的に利用するためには、既存観測網（防災科研高感度地震観測網 Hi-net や大学および気象庁の観測網）の記録とのマージ（併合）処理が欠かせない。このマージ処理とは、より詳細には
本調査観測・研究による観測網、または既存観測網によって検出された地震について、併合された全観測網の記録を含むようなイベント波形ファイルを新たに作成し、そのイベン
ト波形ファイルに対して自動震源決定処理を行う処理のことである。このような一連の処理を 1 台の処理サーバーにおいて直列的処理することは、大量データの処理に要する時間の観点から現実的とは言えない。そこで、本システムにおける解析装置においては、Hi-netのデータ処理システムと同様に、観測点トリガー、ピッキング（自動読み取り）、イベント
判定、およびイベント波形の再作成といった各処理を、複数の処理サーバー群が互いに通信によって連携をとりながらそれぞれ分担処理するよう設計した。この設計に基づいてこ
こでは、5 台の計算処理用サーバーを導入するとともに、それらによる処理結果や観測点
やチャネルに関する基本情報を格納するためのデータベース（DB）サーバー1 台を導入した。この解析装置の導入にあたっては、十分な演算処理能力を持つことに加えて、 Hi-netのデータ処理に使用しているアプリケーションや DB の枠組みを最大限にそのまま移植可能であるように、以下の仕様を課し、最終的には計算処理用サーバーとして DELL 社製
PowerEdge1950

5 台を、DB サーバーとして PowerEdge2950

1 台をそれぞれ導入した。

なお、PowerEdge2950 には、オラクル社製 Oracle データベース 10g をインストールした。

11

解析装置の要件（計算処理用サーバーと DB サーバーに関するものに限る）
計算処理用サーバー

5台

・インテル社 QuadCore Xeon プロセッサーE5450(12MB L2 キャッシュ、 動作クロック
3.00GHz、 1333MHz FSB)相当以上の性能を有する CPU を搭載していること。
・サーバー1 台あたり 16GB 以上の主記憶領域を有すること。メモリチップは動作クロッ
ク 667MHz のフルバッファ ECC 機能付き DDR2 DIMM であること。
・RedHat Enterprise Linux 4.5AS EM64T 版がインストールされていること。また、3年間のサブスクリプションが付属すること。
・HDD は初期化前総容量 600GB 以上とする。15,000rpm 以上の回転数を有する 3.5 イン
チ SAS ディスクにより構成されるものとする
・内蔵ハードディスクドライブ用 RAID コントローラは RAID0、1 対応とし、上記の内蔵
ハードディスクドライブで構成すること。また、内蔵キャッシュは 256MB 以上とし、
ライトバック、ライトスルーに対応していること。
・EIA19 インチラックに搭載可能で、1 台あたりが占めるラックユニットは１であること。
・冗長化された電源ユニットを有すること。
・2 レーン以上で構成される PCI-Express インターフェイスを有すること。
・コンソールリダイレクションにより管理対象システムのデスクトップをリモートから制御が可能なこと。
・8 倍速以上の DVD-ROM ドライブを装備していること。
・1000BASE-T/100BASE-TX/10BASE-T の択一ネットワークポートを 6 個以上装備していること。
・VCCI 規格の製品であること。
・最大消費電力は室温 25 度の条件化で 370W 以内であること。
データベースサーバー

1台

・インテル社 QuadCore Xeon プロセッサーE5450(12MB L2 キャッシュ、 動作クロック
3.00GHz、 1333MHz FSB)相当以上の性能を有する CPU を搭載していること。
・サーバー1 台あたり 8GB 以上の主記憶領域を有すること。メモリチップは動作クロック
667MHz のフルバッファ ECC 機能付き DDR2 DIMM であること。
・RedHat Enterprise Linux 4.5AS EM64T 版がインストールされていること。また、3年間のサブスクリプションが付属すること。
・HDD は初期化前総容量 2700GB 以上とする。15000rpm 以上の回転数を有する 3.5 イ
ンチ SAS ディスクにより構成されるものとする。
・内蔵ハードディスクドライブ用 RAID コントローラは RAID5 対応とし、上記の内蔵ハードディスクドライブにより構成すること。また、内蔵キャッシュは 256MB 以上とし、
ライトバック、ライトスルーに対応していること。
・EIA19 インチラックに搭載可能で、1 台あたりが占めるラックユニットは 2 以下であること。
・冗長化された電源ユニットを有すること。
・外部インターフェイスとして PCI-Express×8 を 2 本および×4 を 1 本以上有すること。
12

・1000BASE-T/100BASE-TX/10BASE-T の択一ネットワークポートを 2 個以上装備していること。
・コンソールリダイレクションにより管理対象システムのデスクトップをリモートから制御が可能なこと。
・VCCI 規格の製品であること。
・最大消費電力は室温 25 度の条件化で 380W 以内であること。
これまでに述べてきたように、解析装置は Linux を OS とするサーバー群である。その中でも、観測点情報やチャネル情報および解析結果は DB 上に登録されるため、DB についての専門的な知識を持たない研究者や業務支援者が SQL などを駆使してこれらの情報を書き換えることは容易ではない。そこで、本システムでは、これらの情報にアクセスできるようなアプリケーションを搭載した PC 端末を構築すべく、 Windows PC（DELL 社
OptiPlex755）1 台を導入した。また、本システム等による解析結果や成果物の保存と公開を目的として、WEB アプリケーションサーバー（DELL 社

PowerEdge R300）を 1台導入した。
2) 機動的地震観測網概念設計a) 観測網整備の考え方
本調査観測・研究の目的は、東北日本の日本海側に広がるひずみ集中帯に存在する震源断層モデルを構築するとともに、ひずみ集中帯における地震発生機構を解明することである。したがって、観測網の配置としては、ひずみ集中帯内外の構造の違いを明らかにするために広域に展開するとともに、震源断層近傍においては地震計を高密度に配置し、トモ
グラフィー解析の分解能の向上を図り、断層セグメントと不均質構造との関連を明らかにするという考え方を基本方針とした。つまり、広い対象地域に約 10km 間隔で展開する広域観測と、震源断層近傍において約 3km 間隔で展開する稠密観測のハイブリッド方式である。ひずみ集中帯は南北に非常に長いため、全ての地域に対して広域及び稠密観測を実施することは非常に困難であるため、特に新潟県を中心とした地域にて重点的に調査観測を実施することとした。一方、平成 21 年度に予定されている長距離の海陸統合地殻構造探
査測線において、制御震源を用いた探査と自然地震観測に基づく解析結果とを比較し、ひずみ集中帯全域の構造解明に資するため、福島県から佐渡の範囲で線状に地震計を配列す
る、線状稠密地震観測も実施を計画した。
広域地震観測としては、ひずみ集中帯の外側までカバーし、モホ面や上部マントルまでを調査研究の対象とするが、解析に利用する自然地震としては遠地地震や深発地震が必要となるため、発生頻度を考慮し、5 年間観測とする。また、線状稠密地震観測では会津－
佐渡沖測線の構造探査と直接比較し、測線に沿ったモホ面・上部マントルまでの深部構造を把握することを目的とするが、これも広域観測と同様に遠地地震や深発地震を利用する
ため、5 年間観測とする。一方、断層近傍の稠密観測では、震源断層両側の構造的コント
ラストや震源断層セグメント等を近地地震のトモグラフィー解析や震源分布から明らかにすることを目的とするが、新潟県中越地域のように地震活動が活発であれば、2 年程度の観測で十分なデータは得られると考えられるため、3 年目に移設し、稠密観測の領域を拡
13大することを計画している。
b) 効果的配置の検討
上記の観測点配置の考え方に基づき、既存の定常的地震観測網の配置を考慮して機動
的地震観測装置の設置場所の検討を行なった。その結果を図 7(P20)に示す。この観測点配置から期待される速度構造モデルの解像度評価を行った。評価方法として、設計された観測点配置を用いて、チェッカーボードテストを用いた。
チェッカーボードテストでは、2 つの構造モデルを用意した。使用した構造モデルを図8 右図(P20)に示す。それぞれの水平方向のチェッカーのパターン間隔は 10km と 5km であり、深さ方向には同一のパターンとした。チェッカーボードのパターンは、気象庁が震源決定に採用している一次元速度構造に±7%の速度偏差を与えて作成した。使用した震源は、気象庁一元化震源リストから 2006 年から 2008 年までに緯度 35.5°- 39.5°N、経度
137.5°– 140.7°E、深さ 0 – 40km の範囲内で発生した M2 以上のイベント 1800 個を抽出した（図 8 左、P20）。P 波および S 波の走時は、中越地域でのマグニチュードと読み取り
限界距離との経験的関係表（表 1、P16）を用いて、マグニチュードに応じて震央から範囲内にある観測点を抽出した。また、よりデータセットを現実的なものとするために、P波ではその中から 80-90%の観測点を、S 波では 60-80%の観測点を選択し、観測点までの走時を計算した。対象となる観測点は、Hi-net、

気象庁、東京大学、東北大学、京都大

学の定常観測点(120 点)と今回のひずみ観測点(300 点)を合わせた 420 観測点である。
Synthetic 走 時 計 算 お よ び ト モ グ ラ フ ィ ー コ ー ド に は 、 LOTOS-07 (Koulakov et al.,2007) を用いて計算した。
得られたチェッカーボードテストの結果を、図 9(P21)と図 10(P21)に示す。図 9(P21)は定常観測点だけの場合とひずみ観測点も合わせた場合のテスト結果を示す。深さ 5km、10km、15km のいずれの深さの場合もひずみ観測点を用いた方が、明らかに解像度が向上
していることがわかる。海域を除けばほぼ新潟県内全域に渡って十分な解像度が得られている。続いて図 10(P21)はチェッカーパターン間隔が異なる 2 つの構造モデルを使用したテスト結果を示す。10km 間隔パターンの場合と異なり、5km 間隔パターンでは、中越地域と上越地域の一部（50km x 100km の範囲）で解像度が得られている。解像度が得られている領域は、観測点間隔が 5km 以内であり、かつ 2004 年中越地震と 2007 年中越沖地震の余震が集中しているところと重なる。つまり、余震域に稠密かつ広範囲に展開することによって、この領域内で 5km の解像度を確保することができた。また、5km 間隔パターンの場合も観測点配置の変更による結果への影響はほとんど見られない。
これらのテスト結果から、深さ 15km までは広域に渡って 10km の解像度が得られることが期待され、さらに観測点が稠密に展開されるところではまた 5km の解像度でも可能である。また観測網が広範囲に展開されていることから、より深部の下部地殻の構造までを捉えることも可能であり、ひずみ集中帯における下部地殻の役割について明らかになることが期待される。
機動的地震観測装置の設置方法については、(b)1)の機動的地震観測システムで述べた通り、オフライン方式の地震観測を行うため、これまでの機動的地震観測の経験に基づき、基本設計として、地震計を埋設し、その脇にデータロガーとバッテリーを収めた観測ケー
14

スを置き、GPS アンテナから時刻較正情報を得る方式を検討した（図 11、P22）。
(c) 結論ならびに今後の課題
ひずみ集中帯における自然地震観測及び、今後の大地震発生の際に緊急で利用する地震観測装置として、短周期動コイル型地震計及び省電力型データロガーを整備した。また、データ処理のためのセンター側装置を導入し、観測から処理を含めたシステムの基盤的環境が整った。さらに、機動的地震観測点の設置地点の検討を行なった。今後、最終的な設置地点を決定していく際には、設置地点の環境や地元の意見等を十分に考慮する必要がある。また、データ処理を行なう際には、高感度地震観測網 Hi-net システムとの連携が必要不可欠であることから、円滑な処理フローを構築することが課題となる。なお、今回整備された機動的地震観測装置は、本調査観測・研究が終了した以降は、大地震後の臨時観測等、様々な地震調査観測に利用することを前提としている。そのための機器管理体制、つまり、緊急で機器を利用するために必要な、日常的な機器の維持、故障修理、更新等を遂行する体制を整備するとともに、全ての機器を収納するためのスペースの確保、さらに、調査観測を円滑に推進するための枠組み整備が必要となるであろう。
(d) 引用文献
1) Okada, Y., K. Kasahara, S. Hori, K. Obara, S. Sekiguchi, H. Fujiwara, and A.
Yamamoto, 2004. Recent progress of seismic observation networks in Japan ―Hi-net,
F-net, K-NET and KiK-net―. Earth Planets Space , 56, xv-xxviii.
2) Obara, K., K. Kasahara, S. Hori, and Y. Okada, 2005. A densely distributed
high-sensitivity seismograph network in Japan: Hi-net by National Research Institutefor Earth Science and Disaster Prevention. Rev. Sci. Instrum. , 76, 021301.
3) 汐見勝彦・小原一成・針生義勝・松村稔，2009．防災科研 Hi-net の構築とその成果．
地震２，61, 印刷中．
(e) 学会等発表実績
なし(f) 特許出願、ソフトウエア開発、仕様・標準等の策定
1)特許出願なし
2) ソフトウエア開発
なし
3) 仕様・標準等の策定
なし(3) 平成２１年度業務計画案
15

機動的地震観測装置約 300 台を用いて、新潟県を中心に観測点間隔が約 3～5km 及び約10km 程度の稠密・広域地震観測網、秋田県周辺に広域地震観測網を構築し、オフライン
型現地収録方式の定常的観測を開始するとともに、効率的データ処理フローの検討を行い、回収データの一部について処理・解析する。

表1

マグニチュードと読み取り限界距離との経験的関係表

マグニチュード
検測可能範囲
(km)

M0-1

M1-2

M2-3

M3-4

M4-5

M5-6

M >= 6

20

70

110

190

230

270

500

16

図1

図2

機動的地震観測の概要

稠密観測による震決定高精度化の例（糸魚川静岡構造線断層帯）

17

図3

図4

整備された機動的地震観測装置一式

評価シート（Geo space 社製 GS-1）の一例
18

図5

図6

データロガー調整風景

処理装置（解析装置および蓄積装置）
19

図7

図8

機動的地震観測網配置検討結果

チェッカーボードテストに使用した観測点と震央分布図（左）。地震は気象庁一元化

カタログからマグニチュードが 2 以上の地震を選び使用した。

20

図9

チェッカーボードテストの結果。左から深さ 5km, 10km, 15km の結果を示す。上段はひずみ観測点を含まない定常観測点だけの場合であり、下段はひずみ観測点を含めた場合である。波線密度が低い箇所の結果は表示していない。

図 10

チェッカーボードテストの結果。左から深さ 5km, 10km, 15km の結果を示す。上段はチェッカーパターン間隔が 10km の場合であり、下段はチェッカーパターン間隔が5km の場合である。波線密度が低い箇所の結果は表示していない。
21

図 11

機動的地震観測装置の設置例22