１２ － ７

プレート境界における微動とスロースリップに関する産総研地下水 等
総合観測による最近の成果
Recent results about tremors and episodic slow slips on the plateboundary obtained from the integrated groundwater observation of
Geological Survey of Japan, AIST
産業技術 総合研究 所
Geological Survey of Japan, AIST

１．はじ めに
東南海・南 海地震 予測精 度向上 のために，産 総研（産業技 術総合 研究所）は，2006 年 度から多機能 の地下水 等総合 観測点 の整備 を開始し ，2008 年 度末ま でに 12 点の整 備を終 え，さらに２点 を構築中 である（第１ 図）．過 去の南 海 地震前に ，深い地 下水や 浅い地 下水の 両方で水位等が 低下した ことと ，1944 年東南 海地震 前 には掛川 で異常な 地殻変 動があ ったと されること，そ れらが， 前兆す べり（ 地震直 前の本 震 域周辺に おけるゆ っくり すべり ）によ る地殻変動であ る程度説 明でき ること から， 新規観 測 点では， １点毎に ３深度 の井戸 を作成 して地下水・地 殻変動・地震の 観測を 行ない（第２図 ），リアル タイムで 産総研 にデー タを送 っている．プレ ート境界 のモニ タリン グのた めに， 短 期的スロ ースリッ プ（短 期的 SSE）お よび深部低周波 微動の解 析にも 力をい れてい る．本 稿 では，鉛 直地震計 アレイ を用い た深部 低周波微動モニ タリング の高度 化， 2009 年 2 月の 愛 知県(TYE・TYS)で の地殻 歪変化 と短期 的 SSEのモデル 推定,紀 伊半島 における 短期的 SSE 検 出の３課 題につい て報告 する．
２．結果
２－１. 鉛直地震 計アレ イを用 いた深 部低周波 微動モニ タリング の高度 化
深部低 周波微動 による 信号は 微弱で S/N が 悪 く，規模 の小さな 活動を 捉える のは一 般に困難である ．産総研 新規観 測点に おける 鉛直地 震 計アレイ （第２図 ）でセ ンブラ ンス解 析を行うことに より，地 上から のノイ ズ信号 と地下 か らの信号 の識別が 可能と なる． 第３図 の横軸は時間で ，縦軸は 速度（ 地中か ら地表 の向き が 正）を表 わす．こ こでの センブ ランス 解析に於いて， 信号は真 下から くるも のと仮 定してい る．第 3-a 図に 示すよ うに，観 測点付 近で微動活動が あった際 には，S 波速 度（本例 では約 2.6km/s）をもつ地 中から の信号 が明瞭 に観測され，こ れは微動 による ものと 考えら れる．一 方，第 3-b 図に 示すよ うに地表 からの ノイズが大きく なると（ 本例で は台風 上陸時），負の 速 度成分が 顕著にな り，微 動によ る信号 との識別が可能 となる． また， 第 3-c 図のよ うに， 観 測点から 離れた微 動活動 の際に は，信 号は斜め下方向 から入射 するこ とにな り，高 速度成 分 まで分布 する．こ れによ り，観 測点か らの微動震源と 距離を見 積もる ことが できる 可能性が ある．第 ４-a 図 は，エ ンベロー プ相関 法にて決定した 深部低周 波微動 震央の 時空間 分布図で ある．本解 析には ，防災 科研 Hi-net，気 象庁，東京大学 ，産総研 の観測 点のう ち S/N が比較 的良いも のを 26 点選ん で使用 したが ，第４-a
図では相 関が取れ たのが 26 観測 点中 8 点以下（ただし 産総研の 観測点 ICU を 含む）だった場合のみを プロット してい る．使 用する 観測点 が 少なくな るため， 台風上 陸時に は，ノ イズによる誤決 定を多く 含むこ とにな る．第 4-ｂ図 は ICU の センブラ ンス値 を使っ て，微 動信号かノイズか の判別を 行い， 震源誤 決定分 を排除 し たもので ある．台 風上陸 時のみ が綺麗 に排除- 496 -

されてい るのが分 かる．

２－２. 2009 年 2 月の愛 知県(TYE・TYS)での 地殻歪変 化と短期 的 SSE のモデ ル推定
産総研 の豊橋東 観測点 (TYE)と 豊田下 山観測 点(TYS)（ 第 1 図 ）にお いて，2009 年 2 月 5 日から 9 日 までの間 に地殻 歪変化 が観測 された（ 第 5～10 図）．同 時期に は，愛知 県中央 部で深部低周波 地震活動 が発生 してい た．
TYE では ，2009 年 2 月 6 日か ら 9 日 までの 間 ，水平歪 に変化が 観測さ れた（ 第 8，10 図）．
期間の前 半（6 日 午前～ 7 日昼頃 ）の主 歪場は ，北東－南 西に伸び ，北西 －南東 に縮み であった．期間の後 半（7 日昼 頃～9 日昼頃）の 主歪場 は，北東－南 西に伸 び，北西－ 南東に 縮みで ，前半より も変化が 大きく ，少し 時計回 りに回転 した方向 を示す．
TYS では ，2009 年 2 月 5 日か ら 9 日ま での間 ，水平歪・鉛直歪 に変化 が観測 された（ 第 9，10 図）．期間 の前半（5 日午後 ～7 日 昼頃）の主 歪場は，北－ 南に伸 び，東－ 西に縮み であった．期間 の後半（ 7 日昼 頃～9 日 昼頃）の主歪 場は，全 面的な伸 びの場 だった ．鉛直 歪は，前半・後半共 に縮み だった ．図の 期間のデ ータか ら二次曲 線トレン ドを推 定し，除去して いる．
水平歪４ 成分の歪 変化は 完全に は整合 してい な いが，そ の原因の 一部は 設置直 後の大 きなト
レンドの 存在とそ の除去 の不確 かさに あると 考 えている ．主歪場 の計算 にあた っては ，水平歪４成分 からの平 均値を 求めて 使用し ている．
第１表 の断層パ ラメー タを持 つ滑り モデルを 仮定して ，TYE・TYS での 地殻歪 変化を 計算し，観測され た地殻歪 変化と 比較を 行った （第 11 図）．前半 (2/5-7)・後半 (2/7-9)共に大 きな矛
盾の無い 結果であ る．各 研究機 関の滑 りモデル と低周波 地震の位 置関係 は第 12 図に示 す．第11-12 図の 断層モ デルに おける 矢印は下 盤の動 きを示す ．

２－３. 紀伊半島 におけ る短期 的 SSE 検出
紀伊半島 の三重県 中部で は活発 な深部 低周波微 動が年に 数回発生 し，微 動に伴 う短期 的SSEの発生が 確認され ている 1） ．し かし， 紀伊半 島 南部(奈良 県南部 ～和歌 山県中部 )にお い て は ，活発な深 部低周波 微動が 観測さ れてい るが，短 期的SSEの 発生は 確認で きていな かった 1） ．一方，産業 技術総合 研究所 では， 紀伊半 島におい て，2007年よりICUおよ びHGMの2点で， 2008年
よりITA， MYM，KSTの3点 で歪や 地下水 等の観測 を順次開 始した（ 第１図 ）．ITAにはGTSM社製歪計が， その他4点には 石井式歪 計が600m孔(標 準)に埋設 されて いる．ICUおよ びMYMに おける
観測開始 以降の歪・地下 水観測 結果を第 13-14図に示す．第13図 のA-Iは ，紀伊 半島にお ける 深部低周波 微動活動 を示す ．
2009年に 入ってか らは4月までの 間に4回にわた って深部 低周波微 動が活 発化し た(第15図 )．
1月14日午 後～18日には 奈良県南 部で活 発な低 周波微動 が観測さ れた． 同期間 の歪観 測結果を
第16-17図 に示す ．低周 波微動の 震央域 のプレ ート形状 モデル 2） を参 考にスロ ースリ ップイ ベント(SSE)の断層 モデル を仮定し ，各観 測点で 期待され る主歪変 化を計 算した 他，水 平歪の観測結果か ら該当期 間の主 歪を計 算した(第18図)．水平歪 は4成分 あるの で，観測 結果に 支障のない限り ，任意の 3成分 を使って 4通り の主歪計 算をして いる．同 様な解 析を，2月5日 ～7日の和歌山県 中部での 活動， ３月20-21日の 奈良県 南部での 活動（ト ンガで 発生し た地震(Mw7.6)
で誘発さ れた可能 性があ る活動 ），４ 月13-14日の奈良 間南部で の活動 に対し ても行 なった．

- 497 -

結果を第19-21図 に示す ．４月13-14日 の活動に ついては ，最もノ イズレ ベルの 低いICUにおける検出下 限程度， すなわ ち現状 の観測 網での検 出下限の すべりで あった と考え られる ．2009
年に入っ てからの 一連の 活動は ，三 重県中部 で のすべり が小さい 事，活動間 隔が極 めて短い 事が特徴で ある．
2007年7月 ～2009年4月に 紀伊半 島で発 生した深 部低周波 微動と短 期的SSEについ て同様 な解析を行な って結果 をまと めたも のが第22図であ る．紀伊半 島南西 部（和 歌山県中 部）の モーメ
ント解放 量が，他 地域に 比べて やや小 さいよう に思える ．

謝辞
滑りモデ ルによる 地殻歪 変化の 計算に は，地殻 変動解析 支援プロ グラム MICAP-G 3) 及 び
Okada(1992) 4) のFortranサブ ルーチ ンを使用 し ました．低 周波地震 の分布 は，気象 庁一元 化震源リスト を使用し ました．低周波 微動の 解析に は，産総研，防災科 研Hi-net，気象庁 ，東京大学の観測 点の地震 計デー タを使 用しま した．ま た，紀伊 半島にお ける短 期的SSEのモデ ル計算の歳には，広島大学 の低周 波微動 自動モ ニタリ ングシス テムの結 果 5) を参考 にしま した．ここに記して 感謝致し ます．
（板場智 史・北川 有一・ 武田直 人・小 泉尚嗣・ 松本則夫 ）参考文献
1）Obara, K. and H. Hirose Tectonophysics, 417, 33-51, doi:10.1016/j.tecto.2005.04.013, 2006.
2）弘瀬冬 樹, 中 島淳一, 長谷川 昭,地 震2, 60, 1-20, 2007.
3)内藤宏 人・吉川 澄夫, 地震 2, 52, 101-103, 1999.
4)Okada, Y., Bull. Seismol. Soc. Am., 82,1018-1040, 1992.
5)広島大 学,低周 波微動 自動モニ タリン グシス テム(ATMOS),
http://tremor.geol.sci.hiroshima-u. ac.jp/.
6)Tamura, Y., T. Sato, M. Ooe and M. Ishiguro, Geophys. J. Int., 104, 507-516, 1991.
7)小林昭 夫・山本 剛靖・ 中村浩 二・木 村一洋, 地震 2, 59, 19-27, 2006.
8)気象庁 ，地震防 災対策 強化地 域判定 会平成２ １年２月 ２３日定 例打合 せ会資 料，2009
9)防災科 学技術研 究所， 地震防 災対策 強化地 域 判定会平 成２１年 ２月２ ３日定 例打合 せ会資料，2009╙䋱⴫㪉㪇㪇㪐㪆㪉㪆㪌㪄㪎㪉㪇㪇㪐㪆㪉㪆㪎㪄㪐㪣㪸㫋㫀㫋㫌㪻㪼 㪣㫆㫅㪾㫀㫋㫌㪻㪼 㪛㪼㫇㫋㪿 㪪㫋㫉㫀㫂㪼 㪛㫀㫇 㪩㪸㫂㪼 㪣㪼㫅㪾㫋㪿 㪮㫀㪻㫋㪿 㪪㫃㫀㫇 㪤㫎㩿㪻㪼㪾㪀㩿㪻㪼㪾㪀㩿㫂㫄㪀㩿㪻㪼㪾㪀㩿㪻㪼㪾㪀 㩿㪻㪼㪾㪀 㩿㫂㫄㪀㩿㫂㫄㪀 㩿㫄㫄㪀㪊㪋㪅㪐㪍㪌㪎㪈㪊㪎㪅㪇㪐㪉㪊㪇㪉㪏㪐 㪈㪍㪈㪍㪋㪈㪏㪈㪌㪊㪇㪌㪅㪍㪊㪋㪅㪐㪈㪉㪈㪊㪎㪅㪉㪏㪉㪊㪇㪉㪏㪐 㪈㪍㪈㪍㪋㪈㪏㪈㪌㪋㪇㪌㪅㪎- 498 -╙㧝࿑ ↥✚⎇ߩ ࿾ਅ᳓ ╬᷹ⷰ ✂㧚⎕✢ ߢ࿐߹ ࠇߚ㗔ၞ ߪ᧲ᶏ࡮᧲ධᶏ࡮ධᶏ࿾ 㔡ߩᗐ ቯ㔡Ḯၞࠍ␜ߔ 㧚٨ᐕએ ೨ߦ૞ࠄ ࠇߚⷰ ᷹ὐ٤ 㧔00㧕ᐕએ㒠 ߦ૞ࠄࠇ ߚ᷹ⷰὐ㧘‫ ع‬㧔00㧕㧦⃻ ࿷ᢛ஻ ࠍⴕߥ ߞߡ޿ࠆ ᷹ⷰὐ㧚 Ἧ⦡ߩ㗔 ၞߪ㧘 ⍴ᦼ⊛55'߅ࠃ߮ᷓㇱ ૐ๟ᵄᓸ േ߇ቯ Ᏹ⊛ߦ ⊒↢ߒ ߡ޿ࠆߣ ⠨߃ࠄࠇ ࠆ࿾ၞ㧚 06;5㧘0+6#
0/;/0+%70*)/0-56㧚(ig.1 Groundwater observation network of Geological Survey of Japan, AIST. Areas enclosed withbroken lines show the anticipated source regions for the Tokai, Tonankai and Nankai
earthquakes. Shadow areas denote the places where the tremors and episodic slow slips
occur.  㧦Stations constructed before 2000. (N1-N12)㧦Stations constructed after 2006.
㧔N13-14㧕㧦 Stations under construction. N1:TYS, N2:ITA, N3:MYM, N4:ICU, N5:HGM,N6:KST╙㧞࿑ ᣂⷙ࿾ਅ ᳓╬✚ ว᷹ⷰ ὐ㧔00㧕ߦ ߅ߌࠆౖ ဳ⊛ߥⷰ ᷹ࠪࠬ ࠹ࡓ㧚
Fig.2 Schematic figure of the typical observation system at N1-N14 stations.

- 499 -
第４図

Fig.4

第３図

Fig.3

産総研観 測点の 鉛直地 震計ア レイで観 測された センブラ ンス値 の変化 ．(a)真 下で微動が起き ている場 合，(b)台風等 によっ て地表 付近から 波がきて いる場 合，(c)観測点から離 れた場所 で微動 が起き ている 場合．
Examples of semblance analysis by using vertical seismic array. (a) In the case of hypocenterof non-volcanic low-frequency tremors distributed under the station. (b) In the case of somesignals from a ground surface caused by a typhoon. (c) In the case of hypocenter of thetremors distributed far from the station.

- 500 -(a)エン ベロー プ相関法 にて決 定した 深部低周 波微動震 央の時 空間分 布図．丸で囲んだところ は，台風 によっ て誤っ て決定 された部 分．(b) ICU のセ ンブラ ンス値 を使って，誤 決定分を 排除し たもの ．
Application of semblance analysis to envelope correlation method. (a) Hypocenter
distribution of the tremors determined by the envelope correlation method. The distribution
in a green ellipse is a miss-determined result due to an increase of noise level by a typhoon.
(b) An applied result of the semblance analysis to a discrimination of the tremor signals andnoises.

╙  ࿑ 6;' ߩⷰ ᷹⚿ᨐ  ᐕ  ᦬ 㨪 ᐕ  ᦬ 㧚
Fig.5 Observational results at TYE from October 2004 to March 2009.

第 7 図


第 6 図 TYS の観 測結果(2008 年 7 月～ 2009 年 3 月)．
Fig.6 Observational results at TYS from July 2008 to March 2009.

Fig.7- 501 -TYE の 観測結果 (2007 年 12 月～2009 年 3 月)．補正 後とは ，潮汐 解析プロ グラム
BAYTAP-G 6) を用 いて， 潮汐成 分と気 圧応答成 分 を除去し た結果で ある．
Observational results at TYE from December 2007 to March 2009. In the corrected data tidal
components and barometric responses are eliminated by use of BAYTAP-G 6) .

第8図Fig.8

TYE 観測 点の観 測結果(2009 年 1 月 21 日～2009 年 2 月 19 日)．補正後 とは，潮汐解析プログ ラム BAYTAP-G を用い て，潮汐 成分と 気圧応答 成分を除 去した 結果で ある．
加えて， 直線トレ ンドを 除去し ている ．
Observational results at TYE from January 21, 2009 to February 19, 2009. In the corrected
data tidal components, barometric responses and linear trends are eliminated.

第9図

Fig.9- 502 -TYS の観 測結果(2009 年 1 月 21 日～2009 年 2 月 19 日)．補正後 とは，潮汐解 析プロ
グラム BAYTAP-G を用い て，潮汐 成分と 気圧応答 成分を除 去した結 果であ る．加え て，２次曲線 トレンド を除去 してい る．
Observational results at TYS from January 21, 2009 to February 19, 2009. In the corrected
data tidal components, barometric responses and quadratic curve trends are eliminated.

第 10 図Fig.10TYE・TYS の 観測結果 (第 8,9 図 の拡 大図)．補 正後は ，１次 または 2 次 曲線トレ ン
ドを除い た後の２ 種類の 結果を 示す．一 つは潮 汐解析プ ログラ ム BAYTAP-G で推 定した潮汐成 分と気圧 応答成 分を除 去した 結果(細 線)である ．もう 一つは 潮汐解析 プロ
グラム BAYTAP-G で推定 したトレ ンド成 分(太線 )である．TYS の センブラ ンスモ ニタ
ー値は地 震計鉛直 アレイ を用い た結果 ．
Observational results at TYE and TYS (magnified figures of Fig.8 and Fig.9). The linear
trends at TYE and the quadratic curve trends at TYS are eliminated. The thin lines show
the data where tidal components and barometric responses are eliminated. The thick lines
show the trend components estimated by BAYTAP-G. Semblance monitor value is theresult by use of vertical array of seismometers at TYS of AIST.

短期的ス ロース リップ の滑り モデル （第１表 参照）． 点線の 矩形は小 林他(2006) 7)の Type A の滑り モデル ．
Slip models of short-term slow slip events (refer to Table 1). The dotted lined rectangle
shows Type A model in Kobayashi et al.(2006) 7) .

第 11 図Fig.11- 503 -
第 12 図Fig.12滑りモ デルと 低周波地 震との 位置関 係．実線 の矩形は ，第 11 図の滑 りモデ ル．
楕円は， 気象庁が 気象庁 の歪デ ータか ら推定し た滑り候 補領域 8) ．点線 の矩形 は，防災科研 が傾斜デ ータか ら推定 した滑 りモデ ル 9) ．
Positional relationship between slip models and low-frequency earthquakes. The rectangles
show the slip models in Fig.11. The ellipse shows the candidate region of slip estimatedfrom crustal strain changes by JMA 5) . The dotted lined rectangle shows the slip model
estimated from tilt changes by NIED 5) .

第 13 図 ICU の 観測結果 (2007 年 5 月 ～2009 年 4 月)．
Fig.13 Observational results at ICU from May 2007 to April 2009.

- 504 -第 15 図

紀伊半 島にお ける深部 低周波 微動と 低周波地 震の時空 間分布 図(2009 年 1 月 ～4 月)．
(上段)エ ンベロー プ相関 法によ って決 定．(下 段)気象庁 一元化 震源リ ストによ る低周波地震 ．
Fig.15 Space-Time distribution of the deep low-frequency tremor and the low frequency earthquakes
from January to April 2009. Upper: Tremors estimated by envelope correlation method.
Lower: Low frequency earthquakes from the JMA unified earthquake catalog.

第 14 図 MYM の 観測結果 (2008 年 7 月 ～2009 年 4 月)．
Fig.14 Observational results at MYM from August 2008 to April 2009.

- 505 -第 16 図

Fig.16

ICU の観 測結果(2009 年 1 月 21 日～2009 年 2 月 19 日)． 歪の灰 色の線 はオリジ ナルデータ ，黒色の 線は潮 汐解析 プログ ラム BAYTAP-G 4) を用い て潮汐 成分と気 圧応答成分を除 去し，加 えて直 線トレ ンドを 除去して いる．HGM のセン ブラン スモニ ター
値は地震 計鉛直ア レイを 用いた 結果．
Observational results at ICU from January 1 to 21, 2009. The gray line (strain) indicatesoriginal data. The black line indicates the corrected data where tidal components,
barometric responses and linear trends are eliminated. Semblance monitor value is theresult by use of vertical array of seismometers at HGM.

第 17 図Fig.17- 506 -MYM の観 測結果(2009 年 1 月 21 日～2009 年 2 月 19 日)． 歪の灰 色の線 はオリジ ナルデータ ，黒色の 線は潮 汐解析 プログ ラム BAYTAP-G 4) を用い て潮汐 成分と気 圧応答成分を除 去し，加 えて２ 次曲線 トレン ドを除去 している ．HGM の センブ ランス モニ
ター値は 地震計鉛 直アレ イを用 いた結 果．
Observational results at MYM from January 1 to 21, 2009. The gray line (strain) indicate
original data. The black line indicates the corrected data where tidal components
barometric responses and quadratic curve trends are eliminated. Semblance monitor value
is the result by use of vertical array of seismometers at HGM.


第 18 図2009 年 1 月に発 生した 短期的 SSE の 推定断層 モデル(上)，断 層モデ ルから の主歪計算値（ 中），お よび観 測された 主歪変 化（下）．
Fig．18 From top to bottom, the estimated dislocation models of the short-term slow slip event
which occurred in January, 2009 and calculated and observed principal strains.

第 19 図Fig．19- 507 -

2009 年 2 月に発 生した 短期的 SSE の 推定断層 モデル(上)，断 層モデ ルから の主歪計算値（ 中），お よび観 測された 主歪変 化（下）．
The estimated dislocation models of the short-term slow slip event which occurred in
February, 2009 and calculated and observed principal strains.

第 20 図Fig．202009 年 3 月に発 生した 短期的 SSE の 推定断層 モデル(上)，断 層モデ ルから の主歪計算値（ 中），お よび観 測された 主歪変 化（下）．
The estimated dislocation models of the short-term slow slip event which occurred in
March, 2009 and calculated and observed principal strains.

第 21 図Fig．21- 508 -

2009 年 4 月に発 生した 短期的 SSE の 推定断層 モデル(上)，断 層モデ ルから の主歪計算値（ 中），お よび観 測された 主歪変 化（下）．
The estimated dislocation models of the short-term slow slip event which occurred in April,2009 and calculated and observed principal strains.

第 22 図Fig．22

2007 年 7 月～2009 年 4 月に 紀伊半島 で発生し た短期 的 SSE の 推定断 層モデ ル
The estimated dislocation models of the short-term slow slip events which occurred fromJuly, 2007 to April, 2009.

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