３.１.２

海域における自然地震観測

目次(1)

業務の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・40(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２０年度業務目的(2)

平成２０年度の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・41(a) 業務の要約(b) 業務の成果
1) 長期観測型海底地震計の整備および設置
2) 2007 年新潟県中越沖地震の余震観測データを用いた解析手法の開発(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・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・44

39

(1) 業務の内容(a) 業務題目

海域における自然地震観測(b) 担当者
所属機関

役職

氏名

メールアドレス

東京大学地震研究所

教授

金沢 敏彦

kanazawa@eri.u-tokyo.ac.jp

東京大学地震研究所

准教授

篠原 雅尚

mshino@eri.u-tokyo.ac.jp

東京大学地震研究所

准教授

塩原 肇

shio@eri.u-tokyo.ac.jp

東京大学地震研究所

助教

望月 公廣

kimi@eri.u-tokyo.ac.jp

東京大学地震研究所

助教

山田 知朗

yamada@eri.u-tokyo.ac.jp

東京大学地震研究所

技術職員

橋本 信一

hasimoto@eri.u-tokyo.ac.jp

東京大学地震研究所

技術職員

八木 健夫

yagi@eri.u-tokyo.ac.jp

東京大学地震研究所

特任研究員

真保 敬

shinbo@eri.u-tokyo.ac.jp

東京大学地震研究所

技術補佐員

宮崎 雅恵

東京大学地震研究所

技術補佐員

辻仁 佳子

東北大学大学院理学研究科准教授

日野 亮太

業務協力者

(c) 業務の目的
新潟県中越沖に代表されるひずみ集中帯とその周辺の海域において、機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計及び自己浮上式海底地震計による海底地震観測を実施し、海域における詳細な震源分布及び地震波速度構造の三次元的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：ひずみ集中帯の海域の観測で使用する機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計を整備するとともに、海域における効果的設置手法等の検討を行った。
2) 平成２０年度：自己浮上式海底地震計を新潟県中越沖に代表されるひずみ集中帯とその周辺の海域に設置し、地震観測を開始する。地震の発生頻度などを考慮し、比較的長期間の観測を行う。また、解析手法の開発を行う。機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計一式の整備を行う。
3) 平成２１年度：平成 20 年度に設置した自己浮上式海底地震計を回収する。得られたデータにより、高精度震源分布を求める。
4) 平成２２年度：機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計を歪み集中帯の海域に設置し、地震観測を開始する。得られたデータから、高精度震源分布を求める。
5) 平成２３年度：引き続き、機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計を用いた海底地震観測を継続し、高精度震源分布を求める。
40

6) 平成２４年度：機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計を用いた観測を終了する。
これまでのデータから最終的な高精度震源分布を求める。
(e) 平成２０年度業務目的
自己浮上式海底地震計を新潟県中越沖に代表されるひずみ集中帯とその周辺の海域に設置し、地震観測を開始する。地震の発生頻度などを考慮し、比較的長期間の観測を行う。
また、解析手法の開発を行う。機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計一式の整備を行う。
(2) 平成２０年度の成果(a) 業務の要約
平成 20 年度は、まず、長期観測型海底地震計 10 台に対し、組み立て等の整備を実施した。また、音響通信制御装置、GPS 時計制御システム等の設置作業支援装置についても動作試験等を行い総合的な整備を実施した。その後、佐渡島と能登半島に挟まれた海域の正確な震源分布や詳細な速度構造を調べるために、平成 20 年 12 月にヘリコプターを利用して設置作業を実施した。また、解析手法の解析のために、対象域で発生した大地震である2007 年新潟県中越沖地震の海陸稠密臨時観測データを用いることとし、手法開発のために全観測点の再験測を行った。その後、少ない観測点でも正確な震源分布を求める手法の開発を行っている。平成 19 年度に引き続き、機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計の整備を実施すると共に、設置海域の選定も引き続き行った。
(b) 業務の成果
1) 長期観測型海底地震計の整備および設置
本業務で用いている長期観測型海底地震計は、チタン合金製の耐圧容器、マイクロコンピュータ制御のジンバルシステム（姿勢制御機構）を持つ固有周期 1 秒の速度型地震計、24 ビットのダイナミックレンジを持つデジタル収録式レコーダ、音響通信制御装置などから構成されている。データは、海底地震計内のハードディスクに収録される。電源には 1
年間の観測のために大容量のリチウム電池を組み合わせて使用しており、このうち音響通信制御装置向けを除いた、ジンバルシステム、地震計、レコーダ用の組電池の製作は東京大学地震研究所において実施した。また、本業務において、設置・回収作業を実施するため、音響通信制御装置、GPS 時計制御システム、海底地震観測用 GPS 測位システム等の船上作業支援装置についても地震計の整備と併せて総合的な整備・調整を実施した。
観測域に関しては、1964 年新潟地震、2007 年能登半島地震、2007 年新潟県中越沖地震の発生域を考慮し、これらの震源域に囲まれ、かつひずみ集中帯の一部であると考えられる上越沖、佐渡島と能登半島に挟まれた海域とした。この観測域は、上越地方、能登半島と佐渡島に地震観測点があり、トモグラフィ的手法を用いた地殻構造の推定にも有利であ41

る。観測実施にあたっては、関係機関（者）等との調整を行い、最終的に海底地形を考慮して水深が 1000m より深い海域に海底地震計を設置することとした(図 1、P48)。また、設置作業に関しては、船舶による設置が困難であったために、ヘリコプターによる設置とした。整備が完了した長期観測型海底地震計は、設置のために、新潟県上越市に陸上輸送した（写真１、P46）。地震計の最終調整をヘリ搭載前に行った後、朝日航洋株式会社「AS332」
ヘリコプターにより、平成 20 年 12 月 8 日に地震計 10 台の設置を実施し（写真 2(P46)及び図 1(P48)）、約 1 年間の長期観測を開始した（表 1、P45）。
2) 2007 年新潟県中越沖地震の余震観測データを用いた解析手法の開発
気象庁リストに基づき、海域に設置された海底地震計観測点、陸上に設置された臨時観測点、定常観測点のすべてについて再験測を行った。2007 年新潟県中越沖地震本震発生後、数時間から陸上の臨時観測点が設置され、7 月 25 日には海底地震計が設置された。定常観測点を除き、臨時観測点が設置された時期が異なるため、観測期間により観測点分布が異なる（図 2、P49）。再験測したデータに基づき震源決定を行った結果、観測点が増えるにつれ、震源の深さ方向のばらつきが小さくなっている（図 3、P50）。特に、海底地震計が配備されている期間は、本震の南西側で 5-15km の深さに集中して余震が発生しており、海底地震計が設置されていない期間に比べて深さ方向のばらつきが小さい。この結果は、海底地震計と海岸域の陸上観測点を用いた解析結果（Shinohara et al., 2008)1)と一致し、海底地震計が設置されている期間が最も精度がよいと考えられる。そのために、海底地震計が設置されている期間の余震震源を基準として、観測点が少ない場合でも、正確な震源位置を、適切な観測点補正値およびダブルデファレンシャル震源決定法 2)を応用して求める方法を開発中である。
3) 機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計一式の整備
平成 19 年度から引き続き、機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計の整備を行った。製作した機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計は、4 観測点を持ち、各観測点間隔は 5km、全長約 25km である（図 4、P51）。海底観測点となる地震計センサー部は、従来に比べ大幅に小型化できた（写真 3、P47）。一方、平成 22 年度に予定されている設置に向け、海底ケーブルシステムの陸揚げ地点に関する調査を、平成 20 年 2 月 9 日に実施した。調査に関しては、新潟県長岡市寺泊から上越市の海岸を実際に訪れ、ケーブル陸揚げに適した地点を探した。陸揚げには、海岸が岩場でないこと、海外付近まで電力線、電話線が引けること、海岸近くに陸揚げ局舎を建設可能なことなどを考慮し、数ヶ所の候補点（写真 4、P47）を決定した。
(c) 結論ならびに今後の課題
新潟県上越沖に長期観測型海底地震計 10 台を平成 20 年 12 月に設置し、観測を開始した。
42

また、対象地域での正確な震源分布の推定をめざした解析手法を開発するために、2007 年
新潟県中越沖地震の余震観測データを用い、全観測点の再験測を行った。今後は、このデータを用いて、海底地震計のデータを用いて決定された震源を基準として、少ない観測点数の場合でも精度のよい震源位置が得られる方法の開発を継続し、実用化する。また、平成 19 年度に引き続き、機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計の整備を行った他、設置地域の選定に向けた調査を実施した。
(d) 引用文献
1) Shinohara, M., T. Kanazawa, T. Yamada, K. Nakahigashi, S. Sakai, R. Hino, Y. Murai,A. Yamazaki, K. Obana, Y. Ito, K. Iwakiri, R. Miura, Y. Machida, K. Mochizuki, K.
Uehira, M. Tahara, A. Kuwano, S. Amamiya, S. Kodaira, T. Takanami, Y. Kaneda, and T.
Iwasaki, Precise aftershock distribution of the 2007 Chuetsu-oki Earthquake obtainedby using an ocean bottom seismometer network, Earth Planets Space, 60, 1121-1126,
2008
2) Waldhauser, F. and W.L. Ellsworth, A double-difference earthquake location
algorithm: Method and application to the northern Hayward fault, Bull. Seismol. Soc.
Am., 90, 1353-1368, 2000.
(e) 学会等発表実績
学会等における口頭・ポスター発表
発表成果(発表題目、口頭・ポスター発表の別)

発表者氏名

発表場所
(学会等名)

発表時期

A new OBCS: Ocean

Kanazawa, T. M.

OCEANS 2008 -2008 年 4

Bottom Cabled

Shinohara, O. Sano, S.

MTS/IEEE Kobe

月 10 日Seismometer - IP goes toSakai, H. Utada, T.

Techno-Ocean

the oceans -Yamada, Y. Morita, T.

国際・国内の別
国際

Yagi, and K. Yamazaki
A new compact ocean

Kanazawa, T., M.

OCEANS 2008 -2008 年 9bottom cabled

Shinohara, S. Sakai,

MTS/IEEE

月 18 日seismometers system for

O. Sano, H. Utada, H.

Quebec, Canada

spatially dense

Shiobara, Y. Morita, T.

observation on sea floor

Yamada, and K.

国際

Yamazaki
An Innovation targeting

Kanazawa, T., M.

Asian2008 年

a Dense Ocean Bottom

Shinohara, S. Sakai,

Seismological

11 月 26

Seismic Monitoring

O. Sano, H. Utada, H.

Commission and日43

国際Network -IP enables 40

Shiobara, Y. Morita, T.

Seismological

Earthquake ObservatoryYamada, and K.

Society ofnodes-

YamazakiJapan, Tsukuba

Development of Compact

Kanazawa, T., M.

OCEANS’09

2009 年 5

Ocean Bottom Cabled

Shinohara, S. Sakai,IEEE Bremen,

月(論文Seismometers System

O. Sano, H. Utada, H.

Germany

受理済)

for Spatially Dense

Shiobara, Y. Morita, T.

Observation on Sea Floor

Yamada, and K.

and First Installation

Yamazaki

国際Plan
学会誌・雑誌等における論文掲載なし
マスコミ等における報道・掲載
なし(f) 特許出願、ソフトウエア開発、仕様・標準等の策定なし(3) 平成２１年度業務計画案
平成 20 年度にひずみ集中帯とその周辺の海域である上越沖に設置した 10 台の長期観測型自己浮上式海底地震計を回収する。回収した長期海底地震観測データより、微小地震の震源分布などの詳細な地殻活動を明らかにする。また、平成 22 年度観測開始予定の機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計一式の試験を行い、設置に向けた事前調査を実施する。

44

表 1 平成 20 年度に設置した長期観測型海底地震計の投入位置
観測点名

設置日時

投入位置（WGS84）

経度

記録収録設定情報
切り離し

年月日-時分秒（JST）

緯度

水深

NH03

2008/12/08 - 15:18:35

37 - 22.912

137 - 52.591 1000*

671 2008/12/09 - 00:00:00

2009/03/31 - 00:00:00

NH04

2008/12/08 - 12:13:40

37 - 27.560

138 - 09.719 1000*

674 2008/12/09 - 00:00:00

2009/03/31 - 00:00:00

NH05

2008/12/08 - 15:06:57

37 - 32.493

137 - 46.722 1500*

691 2008/12/09 - 00:00:00

2009/03/31 - 00:00:00

NH06

2008/12/08 - 12:03:33

37 - 32.768

138 - 00.596 1150*

672 2008/12/09 - 00:00:00

2009/03/31 - 00:00:00

NH07

2008/12/08 - 14:55:30

37 - 37.253

137 - 36.114 1250*

687 2008/12/09 - 00:00:00

2009/03/31 - 00:00:00

NH08

2008/12/08 - 11:52:00

37 - 38.066

138 - 11.083 1000*

667 2008/12/09 - 00:00:00

2009/03/31 - 00:00:00

NH09

2008/12/08 - 14:45:36

37 - 42.992

137 - 47.539 1750*

675 2008/12/09 - 00:00:00

2009/03/31 - 00:00:00

NH10

2008/12/08 - 11:41:11

37 - 45.304

138 - 00.953 1600*

686 2008/12/09 - 00:00:00

2009/03/31 - 00:00:00

NH11

2008/12/08 - 14:34:58

37 - 53.443

137 - 51.219 1700*

676 2008/12/09 - 00:00:00

2009/03/31 - 00:00:00

NH12

2008/12/08 - 11:29:41

37 - 56.275

138 - 04.036 1700*

684 2008/12/09 - 00:00:00

2009/03/31 - 00:00:00

コード*海図からの読み取り値

45

記録開始

記録停止

写真 1 上越に輸送したトラック内部の長期観測型海底地震計。東京大学地震研究所にて、組み立て・整備を行った後に、設置に向け上越に陸上輸送した。

写真 2 設置直前の長期観測型海底地震計
朝日航洋所属ヘリコプター「AS332」型に搭載され、設置を待つ長期観測型海底地震計（平成 20 年 12 月）。
46

写真 3 完成した機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計の海底観測点

写真 4 機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計の陸揚げ地点候補地の例。上越の海岸に、ケーブル陸揚げに適した数ヶ所の候補点が見つかった。

47

図 1 設置した海底地震計の位置。
2008 年に気象庁が決定した地震（M>1.0）も同時に示した。赤丸が長期観測型海底地震計設置地点、青線は設置を行ったヘリコプターの飛行軌跡である。

48

図 2 震源決定に用いた観測点の分布。観測点分布は次の 3 つの期間に分けられる。(a)7/16（定常観測点のみ）、(b) 7/16-25、8/25-29（定常観測点と陸上の臨時点）、(c) 7/25-8/25（全観測点）。青線で囲まれた領域は図 3 で示す範囲。

49

図3

再験測後の震源決定結果。観測点分布によって、次の 3 つの期間に分けられる。

(a) 7/16（定常観測点のみ）、(b) 7/16-25、8/25-29（定常観測点と陸上の臨時点）、(c)7-25-8/25（全観測点）。
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図 4 製作した機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計のブロックダイアグラム。
陸上局は 1 地点であるが、光ファイバーを先端で折り返しループとすることと、伝送路の二重化により、冗長性を確保している。

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