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地震予知連絡会 50 年のあゆみ

第2部

この 10 年の主な地震及び地殻活動

２ ．この 10 年の全国の地殻変動状況（海域について）

１．はじめに海上保安庁海洋情報部は，地震調査研究に係る測地学的観測として，GNSS- 音響測距結合方式（GNSS-A）による海底地殻変動観測を実施している．

楠 勝浩（海上保安庁）

2.2 2
 011 年東北地方太平洋沖地震前後の観測で得られた日本海溝沿いの海底地殻変動
2011 年 3 月 11 日の東北地方太平洋沖地震（M 9.0）の発生を受け，海上保安庁では，同年 3 月末から 4 月

本稿では，海底地殻変動観測により得られた海域におにかけて日本海溝沿いに設置している観測点の位置を測ける地殻変動の成果を紹介する．海底地殻変動観測につ定し，その直前の観測値と比較した結果，水平 20 m, 上

いては第 1 部第 3 章 2．
（4）を参照されたい．

下 1 m を超える大規模な変位が検出された（Sato et al.,2011b2），図 2）．

２．海底地殻変動観測の主要な観測成果
2.1 2
 011 年東北地方太平洋沖地震前の観測で得られた日本海溝沿いの海底地殻変動
GNSS-A 海底地殻変動観測は，海底の位置を，地球を基準とした座標系の上で表現できるという点において，長周期～定常の動きに主たる感度を持つ観測手法であるといえる．こうした特性を持つため，特に平均的な海底の移動速度を算出することができ，それはほかの測位技術とも容易に比較可能である．
Sato et al.（2013）1）は，2011 年 3 月の東北地方太平洋沖地震までに実施した海底地殻変動観測の結果から，各観測点の平均移動速度を算出した（図 1）．比較的データ数が多く信頼性の高い宮城県から福島県沖のデータを比較すると，福島県沖の海底の動く速度は宮城県沖に比して小さいことがわかる．この速度の差は，東北地方太図2 東 北地方太平洋沖地震時の地殻変動．陸上の結果は国土地理院 GEONET の F3 解から求めたもの．星印は東北地方太平洋沖地震の震央．

平洋沖地震時の変動の空間パターンとも定性的に類似しており，地震間と地震時の動きがコヒーレントであるということを示す一例であるといえる．

大きな変位は複数の観測点で捉えられており，これらの結果から，20 m を超える大規模な海底変位が，南北方向数十キロメートルにわたって発生したことが明らかとなった．上下変位については，海溝軸に直交する方向のバリエーションも捉えられた．なお，Kido et al.（2011）3）も同様の手法で，より沖合の観測点において 30 m を超える変位を検出しており，こうした観測成果は地震時のすべり分布を推定する上で重要な役割を果たしている（e.g.,
Iinuma et al., 20124））．
2.3 2
 011 年東北地方太平洋沖地震後の観測で得られた日本海溝沿いの海底地殻変動
東北地方太平洋沖地震後も日本海溝沿いの各観測点で海底地殻変動観測を継続し，余効変動による変位を

図1 東 北地方太平洋沖地震前の平均移動速度．陸上の結果は国土地理院 GEONET の F3 解から求めたもの．

調査している．地震後の余効変動にはいくつかの緩和過，陸域の程が併存しているが（e.g., Wang et al., 20125））
GEONET 観測点での余効変動は余効すべりのメカニズムでも概ね説明できていた．しかし，海底地殻変動観測の結果は，陸域の地殻変動とは大きく異なるものであった（図 3）．Watanabe et al.（2014）6） は，海域で観測さ地震予知連絡会 50 年のあゆみ

第2章

この 10 年の全国の地殻変動状況

れた変位の向きが太平洋プレートの運動方向を向いており，陸域の海溝に向かう変位とは正反対であること，また，その変位速度が地震前の太平洋プレートの沈み込み速度より顕著に大きいこと，さらに各観測点がいずれも沈降傾向を示していることから，これらの観測点の動きは，アセノスフェアにおける粘弾性緩和の影響を強く受けている可能性が高いことを示した．

図4 海 底地殻変動観測の 2006 年 3 月から 2009 年 12 月までの結果から算出した，南海トラフの各観測点の年間の地殻変動量（赤矢印）．陸上の結果は国土地理院
GEONET の F3 解から求めたもの．

図3 東
 北地方太平洋沖地震後の余効変動．2011 年 3 月から 2017 年 12 月までの累積値．陸上の結果は国土地
理院 GEONET の F3 解から求めたもの．

これらの観測データを説明するモデルは Sun et al.
（2014）7）等いくつも提案され，研究が進められている．
このように海底地殻変動データは地震後の地殻変動研究の基礎的なデータとして役立てられている．

図5 海
 底地殻変動観測結果から算出した，南西日本のプレート境界面上のすべり欠損速度分布図

2.4 フィリピン海プレート上で検出された地殻変動
Watanabe et al.（2015）8） は，フィリピン海プレート上

海底地殻変動データは観測点密度・観測期間・観測に設置した観測点での観測結果から，それらが伊豆前弧間隔・観測精度の面で陸域のデータよりも不利であるものブロックに乗って動いていることを確認した．また，のの，陸域から推定することができない領域で面的な分相模湾の海底地殻変動観測結果と伊豆半島の GNSS 観布を推定できた点で非常に重要な成果であるといえる．

測結果（GEONET）を比較し，伊豆半島の東部海域でこの結果からは，多くの新しい知見が得られた．1 つ発生した 1980 年伊豆半島東方沖地震（M 6.7）の断層

めは南海トラフ想定震源域の全域が固着しているというが固着していることを明らかにした．

事実である．2 つめはその固着状態には場所によって強弱が存在していることである．トラフ軸と平行な東西方

2.5 南 海トラフ沿いで検出された地殻変動とすべり欠損速度分布の推定向だけでなく，豊後水道の沖合では南北方向（トラフ軸との直交方向）にも強弱が見られた．またこの発見によっ

将来，巨大プレート境界地震の発生が懸念される南海て，1940 年代の M 8 クラスの地震は主に強固着状態のトラフ沿いの海域においても，繰り返し海底地殻変動観領域で発生していたことも確認された．これらのことか測を実施している．2011 年度には東北地方太平洋沖地

ら，プレート境界での巨大地震と固着状態の強弱には関震の発生を受け，より広く面的なデータを得られるよう係性があることもはっきりした．加えて，超低周波地震に観測点を増設した．

（VLFE）が弱固着域に集中して発生していることも確認

Yokota et al.（2016）9） は，2015 年までのデータについされており，こうした成果はプレート境界面上の物理過て，前述した東北地方太平洋沖地震の影響を補正したう

程に関する今後の研究のためのデータとして活用される

えで，西南日本のプレート境界面上のすべり欠損速度分ことが期待される．

布を推定した（図 4，図 5）
．

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地震予知連絡会 50 年のあゆみ

第2部

この 10 年の主な地震及び地殻活動

2.6 紀伊水道沖でのスロースリップの検出

Tohoku-Oki Earthquake, SCIENCE, Vol332, 1395.

解析技術の進展や観測頻度の向上により，海底で発生

3）M. Kido, Y. Osada, H. Fujimoto, R. Hino and Y. Ito,

する非定常的なイベントの検出も可能となり，2018 年に2011, Trench-normal variation in observed seafloor

は紀伊水道沖のプレート境界浅部で発生したとみられる

displacements associated with the 2011 Tohoku-Oki

スロースリップのシグナルを検出することに成功していearthquake, GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS,

る．本観測結果については，第 2 部第 3 章 3．
（6）に記

VOL. 38, L24303.

載されているので参照されたい．

4）T. Iinuma, R. Hino, M. Kido, D. Inazu, Y. Osada, Y.
Ito, M. Ohzono, H. Tsushima, S. Suzuki, H. Fujimoto

３．おわりにand S. Miura, 2012, Coseismic slip distribution of

海底地殻変動観測は，質・量ともにこの 10 年で非常

the 2011 off the Pacific Coast of Tohoku Earthquakeに大きく進展し，この手法でなければ知りえなかった（M9.0）refined by means of seafloor geodetic data,

様々な現象を見出すに至った．その背景には，2.1 節でJOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL.

示したようないくつかの重要なアップデートだけではな

117, B07409.

く，ルーチンの観測・解析を丁寧かつ地道に進め，また5）K. Wang, Y. Hu and J. He, 2012, Deformation cycles

観測点の増設・維持管理のために貢献した多くの職員のof subduction earthquakes in a viscoelastic Earth,存在がある．また，SLR 観測も持続的な運用が重要であNature, VOL. 484, 327-332.

るように，こうした時間スケールの長い測地観測を継続

6）S. Watanabe, M. Sato, M. Fujita, T. Ishikawa, Y.

することが，地震調査研究においても非常に価値のある

Yokota, N. Ujihara and A. Asada, 2014, Evidence ofことであるといえる．他方で，まだこれらの観測には多viscoelastic deformation following the 2011 Tohoku-くの技術的な課題も残されており，次の 10 年でも観測

Oki earthquake revealed from seaﬂoor geodetic

技術を引き続き向上させていくことが求められる．今後

observation, Geophysical Research Letters, 41, 5789–

もこうした課題に取り組みつつ，長期にわたりデータを提供することで，地震調査研究に貢献できると期待している．

5796.
7）T. Sun, K. Wang, T. Iinuma, R. Hino, J. He, H.
Fujimoto, M. Kido, Y. Osada, S. Miura, Y. Ohta and Y.
Hu, 2014, Prevalence of viscoelastic relaxation after

参考文献1）M. Sato, M. Fujita, Y. Matsumoto, T. Ishikawa, H.

the 2011 Tohoku-oki earthquake, Nature, VOL. 514,84-96.

Saito, M. Mochizuki and A. Asada, 2013, Interplate8）S. Watanabe, T. Ishikawa and Y. Yokota, 2015, Non-coupling off northeastern Japan before the 2011

volcanic crustal movements of the northernmost

Tohoku-oki earthquake, inferred from seaﬂoor

Philippine Sea plate detected by the GPS-acousticgeodetic data, JOURNAL OF GEOPHYSICAL

seafloor positioning, Earth, Planets and Space, 67, 184.

RESEARCH, VOL. 118, 1-10.

9）Y. Yokota, T. Ishikawa, S. Watanabe, T. Tashiro and2）M. Sato, T. Ishikawa, N. Ujihara, S. Yoshida,

A. Asada, 2016, Seafloor geodetic constraints on

M. Fujita, M. Mochizuki and A. Asada, 2011,

interplate coupling of the Nankai Trough megathrust

Displacement Above the Hypocenter of the 2011

zone, Nature, VOL. 534, 374-387.