２−１３

東北地方における地殻変動連続観測
Continuous Observation of Crustal Deformation in Tohoku District
東北大学大学院理学研究科
Graduate School of Science, Tohoku University

１．横坑式観測点における地殻変動連続観測
第 1 図は東北大学の横坑式地殻変動連続観測点の配置図である。第 2 図(a)〜(m)に男鹿(OGA)， 五城目(GJM)，仁別(NIB)，西木(NSK)，田沢湖(TAZ)，沢内(SWU)，姫神(HMK)，黒沢尻(KRS)，大東(DIT)，気仙沼(KSN)，三陸(SNR)，宮古(MYK)，北阿武隈(KTA)の各観測点の石英管伸縮計・水管傾斜計により得られた歪・傾斜変化を示す。期間は 1984 年 1 月から 1998 年 10 月までである。EXNS，EXEW，
GMNEは南北，東西方向の線歪とせん断歪，DILT，GMAXは面積歪，最大せん断歪，TLNS，TLEW
は南北，東西方向の傾斜，PRCPは日別降水量をそれぞれ示す。日別降水量以外の各成分の年周変化を取り除くため，三品・他１)の方法によってこの期間の観測データの平年値を推定し，それを観測データから取り除いたものを示している。このような処理を施すことにより，歪・傾斜変化の経年変化が見やすくなっている。
２．孔井式観測点における地殻変動連続観測
第 3 図は太平洋側にある東北大学の孔井式地殻変動連続観測点の配置図である。第 4 図(a)〜(g)に東通(HD3)，階上(HSK)，普代(FDA)，宮古(MY3)，三陸(SR3)，江島(EN3)，遠野(KGJ)の各観測点の，体積歪計または孔井式 3 成分歪計，孔井式傾斜計によって得られた歪・傾斜変化を示す。
第 5 図は日本海側にある東北大学の孔井式地殻変動連続観測点の配置図，第 6 図(a)〜(f)は深浦(FKU)，岩城(IW3)，飛島(TBS)，酒田(SKT)，温海(ATM),村山(MR3)の各観測点を示す。設置年度の違いにより，期間は 1995 年 8 月または 1996 年 5 月（SR3 は 1996 年 9 月）から 1998 年 7 月までである。BSMDは体積歪計で膨張を正としている。BTLX，BTLYは傾斜計のX，Y成分で，その方位は右側の図に示されており，その方位への傾動を正としている。BSD1，BSD2，BSD3 は，3 成分歪計の 0°，120°，240°の方位(基準は傾斜計のX軸)の成分で，その方位の歪変化に敏感な隔室の膨張を正としている。ATMP，PRCPは気圧および日降水量である。計器の深さは体積歪計は 500m，3 成分歪計は 300mである。各観測点とも設置後の期間が短く初期ドリフトが大きいため，歪計のバルブ開閉によるオフセットの補正のみを施したデータを示している。第 7 図は日本海側の男鹿(OGA)，五城目(GJM)，仁別(NIB)，本荘(HOJ)および田沢湖(TAZ)の各観測点おける体積歪計のデータからトレンドを取り除いたものを示している。
３．1998 年 9 月 3 日岩手県内陸北部の地震に伴う地殻変動
1998 年 9 月 3 日岩手県内陸北部でM6.1 の地震が発生した。第 8 図(a)〜(c)は，それぞれこの地震発生前の 1998 年 8 月，地震発生前後，地震後 2 ヶ月間の各期間のGPS観測から得られた震源域周辺の地殻変動を示す。(a)では，従来から報告されている岩手山の火山活動に関係すると思われる地殻−97−変動が顕著である。(b)では明瞭な地震性地殻変動がとらえられている。第 9 図には観測された地殻変動と，それから試行錯誤的に求めた断層パラメター(第 1 表)により計算された変動との比較を示した。
参考文献1) 三品・他：地殻変動連続観測にあらわれた年周変化について(続報)，日本測地学会第 74 回講演会要旨(1990)，150-151．
第 1 表 1998 年 9 月 3 日岩手県内陸北部の地震（M6.1）の断層モデル
Table 1

Fault model parameters of the M6.1 event occurred in Iwate prefecture on September 3, 1998.

−98−

第 1 図 伸縮計，水管傾斜計による歪・傾斜観測を行っている観測点の配置図。
Fig.1

Locations of the observation stations where extensometers and water-tube tiltmeters are installed.

−99−

第 2 図横坑式地殻変動観測点の石英管伸縮計および水管傾斜計により観測された歪，傾斜変化(1984 年 1 月〜1998 年 10 月)。EXNS，EXEW，GMNE は南北，東西方向の線歪とせん断歪，DILT，GMAX は面積歪，最大せん断歪，TLNS，TLEW は南北，東西方向の傾斜，PRCP
は日別降水量をそれぞれ示す。日別降水量以外の各成分からは平均的な年周変化を差し引いてある。縦軸の 1 目盛あたりのスケールは成分わきの数値で表し，歪，傾斜各成分の単位は nano strain または nano radian である。(a) 男鹿(OGA)，(b)五城目(GJM)，(c) 仁別 (NIB)，(d) 西木 (NSK)，(e) 田沢湖 (TAZ)，(f) 沢内 (SWU)，(g) 姫神 (HMK)，(h) 黒沢尻 (KRS)，(i) 大東 (DIT)， (j) 気仙沼 (KSN)， (k) 三陸 (SNR)，(l) 宮古 (MYK)，(m) 北阿武隈(KTA)。

Fig.2

Strain and tilt changes observed by the extensometers and water-tube tiltmeters at (a) OGA, (b)GJM, (c) NIB, (d) NSK, (e) TAZ, (f) SWU, (g) HMK, (h) KRS, (i) DIT, (j) KSN, (k) SNR, (l)MYK, and (m) KTA for the period from January, 1984 to October, 1998. EXNS, EXEW, GMNE,DILT, GMAX, TLNS, TLEW, PRCP indicate NS-, EW-linear strain, NS-EW shear strain, dilatation,maximum shear strain, NS-, EW-tilt, and daily precipitation, respectively. Numerals shown besides
the component names denote units per division in nano strains or nano radians. Normal values forthe period are extracted from observed data.

−100−

第 2 図 つづき
Fig.2（Continued）−101−

第 2 図 つづき
Fig.2（Continued）−102−

第 2 図 つづき
Fig.2（Continued）−103−

第 2 図 つづき
Fig.2（Continued）−104−

第 2 図 つづき
Fig.2（Continued）−105−

第 2 図 つづき
Fig.2（Continued）−106−

第 3 図 東北地方太平洋側の孔井式地殻変動観測点配置図。●，■印はそれぞれ深度 500m の体積歪計と傾斜計，深度 300m の 3 成分歪計(アカシ製)および傾斜計が設置された観測点を示す。
Fig.3

Locations of the observation stations where borehole strain- and tilt-meters are installed (the PacificOcean side). Closed circles indicate the sites where the volumetric strainmeters and the tiltmeters
are installed at the depth of 500m. Closed squares denotes the sites where the three-component
strainmeters and tiltmeters are installed at the depth of 300m.

−107−

第 4 図 孔井式観測計器により観測された歪，傾斜変化。各図の左側は各成分の日平均値の時系列，右側は最大傾斜ベクトルの軌跡を示す。BSMD は体積歪計で膨張を正としている。BTLX，
BTLY は傾斜計の X，Y 成分で，その方位は右側の図に示されており，その方位への傾動を正としている。BSD1，BSD2，BSD3 は，3 成分歪計の 0°，120°，240°の方位(基準は傾斜計の X 軸)の成分で，その方位の歪変化に敏感な隔室の膨張を正としている。ATMP，PRCPは気圧および日降水量である。(a)東通(HD3)，(b)階上(HSK)，(c)普代(FDA)，(d)宮古(MY3)，(e)三陸(SR3)，(f)江島(EN3)，(g)遠野(KGJ)。
Fig.4

Strain and tilt changes observed by borehole strainmeters and tiltmeters at (a)HD3，(b)HSK, (c)FDA,(d)MY3, (e)SR3, (f)EN3, and (g)KGJ for the period from August, 1995, or May, 1996 to July, 1998.
BTLX, and BTLY indicate tilt along X- and Y-axis of each instrument shown in the right panel ofeach station. BSMD, BSD1, BSD2, and BSD3 denote the changes in volumetric strain, linear strain
along 0, 120, and 240degrees measured from X-axis of three component strainmeters, respectively.
ATMP and PRCP indicate the atmospheric pressure and the precipitation at each site. The left andright panels show the temporal variation and the change in the tilting vector, respectively.

−108−

第 4 図 つづき
Fig.4(Continued)−109−

第 4 図 つづき
Fig.4(Continued)−110−

第 4 図 つづき
Fig.4(Continued)−111−

第 5 図 東北地方日本海側の孔井式地殻変動観測点配置図。●，■，▲，★はそれぞれ深度 500m の体積歪計と傾斜計，深度 300m の 3 成分歪計(アカシ製)と傾斜計，深度 200m の体積歪計，深度 100m の体積歪計の各計器が設置されている観測点を示す。なお，飛島(TBS)には，深度 100m に石井式３成分歪計を設置した観測井が併設されている。
Fig.5

Locations of the observation stations where borehole strain- and tilt-meters are installed (the Japan
Sea side). Closed circles, squares, triangles, and stars denote stations where the volumetricstrainmeters and the tiltmeters at the depth of 500m, the three-component strainmeters andtiltmeters at the depth of 300m, the volumetric strainmeters at the depth of 200m, and thevolumetric strainmeters at the depth of 100m are installed, respectively.

−112−

第 6 図 第 4 図と同じ。(a)深浦(FKU)，(b)岩城(IW3)，(c)飛島(TBS)，(d)酒田(SKT)，(e)温海(ATM)，(f)村山(MR3)。飛島(TBS)における DILT,SHMX は石井式 3 成分歪計のデータから計算された面積歪および最大せん断歪である。
Fig.6Same as Fig.4 but for (a) FKU，(b) IW3，(c) TBS，(d) SKT，(e) ATM，and (f) MR3. DILT andSHMX at TBS indicate areal dilatation and maximum shear strain calculated from observed data by
three component borehole strainmaeter.

−113−

第 6 図 つづき
Fig.6(Continued)−114−

第 6 図 つづき
Fig.6(Continued)−115−

第 7 図 日本海側の男鹿(OGA)，五城目(GJM)，仁別(NIB)，本荘(HOJ)および田沢湖(TAZ)の各観測
点おける体積歪計のデータからトレンドを取り除いた結果。
トレンドは 2 次式を仮定した。
ATM.P，PRECP はそれぞれ本荘(HOJ)における気圧変化，秋田県男鹿市における降水量である。
Fig.7

Detrended strain obtained for the stations indicated by the closed triangles and stars in Fig.5
assuming quadratic trends for each site. ATM.P and PRECP denote the atmospheric pressure at
HOJ and the precipitation at OGA.

−116−第 8 図 GPS 観測から得られた岩手山周辺の水平地殻変動。(a)1998 年 8 月 1 日〜9 月 1 日，(b)9 月 3 日に発生した岩手県内陸北部の地震(M6.1)の前後，(c)9 月 4 日〜11 月 4 日の各期間における水平変位分布。いずれも固定点は東北大秋田観測点(AKT;秋田市)である。黒丸は各期間における再決定震源を示す。
Fig.8

Horizontal displacement relative to AKT(in Akita city) derived from the GPS network around Iwate volcano (a) in August, 1998, (b) before and after theM6.1 earthquake occurred at the northern part of Iwate prefecture on September 3, 1998, and (c) for two months after the event. Circles are the relocatedepicenters for each period.

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第 9 図 GPS によって観測された 1998 年 9 月 3 日岩手県内陸北部の地震に伴う水平地殻変動と断層モデル(第 1 表)から計算された水平変位。黒い矢印が観測された変位，白い矢印が計算された変位，星印は本震の震央，黒丸は本震発生後 24 時間以内に発生した余震の震央を示す。長方形は断層モデルの水平面投影である。
Fig.9

Comparison between the observed (black arrows) and the theoretical displacements (white arrows)
calculated from the parameters listed in Table 1. The open star and closed circles indicate
epicenters of the main shock and the aftershocks occurred within 24 hours. The rectangular denotes
the projection of the model fault.

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