3.研究報告
3． 1　定常的な自然地震観測3．1．1　目次(1)　乗務の内容・ (a)業務題目(b)担当者(c)業務の目的(d) ６カ年の年次実施計画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(a)業務の要約(b)業務の成果1）機動的地震観測網の整備a）観測点設置の基本方針i ）土地選定ii ）地震計設置方法b）観測点設置c）データ処理システム2）平成20年岩手・宮城内陸地震余震観測a）稠密アレイb）震源再決定(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
(1)業務の内容
(a)業務題目陸域における自然地震観測

(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カ年の年次実施計画
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った。 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・解析を行なう。 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２０年度業務目的
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。
(2)平成２０年度の成果
(a)業務の要約
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ける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ため、平成19年度に整備した機動的地震観測装置を用いて、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、データ処理システムを構築し、回収データの一部について処理・解析を実施した。また、平成20年6月14日に発生した岩手・宮城内陸地農の震源域において機動的地震観測装置を展開し、震源断層に関する調査観測を実施した。
(b)業務の成果
1）機動的地震観測網の整備
a）観測点設置に関する基本設計
地震観測では、観測点に電気・通信回線を引込み、リアルタイムでのオンライン観測が理想的である。しかし300点もの観測点を全てオンライン化することは、費用および時間の制約から困難である。そのため、本観測ではオフライン方式とし、定期的にメンテナンスを実施して、データ回収とバッテリー交換を行うことにした。今回使用するデータロガーは消費電流0.03Aの超低消費型であり、且つ105Ahの大容量バッテリーと併せて使用するために、最長5.7ヶ月間の観測が可能である。そのためメンテナンスは1年に3回とし、従来の観測機器のメンテナンス間隔（1～2ヶ月）と比較して、メンテナンス費用を大幅に節減することが可能になった。メンテナンス時期は、現地へのアクセスを考え、通常積雪のない時期を選ぶが、本年度は設置開始時期が11月であったため、メンテナンスを積雪の残る2～3月に現場へのアクセス可能な100観測点で実施した。
i ）用地選定
前年度検討した配置索（図1、P26）を基に地形図・住宅地図を用いて用地候補地点を選定した後、現地調査を実施して用地選定を行った。新潟県内の中越地域は稠密に観測点を展開するために、地元の教育委員会に協力を依頼して、小・中学校の敷地内で選定し、用地交渉の迅速化を図った。現地調査では、地点の住所・土地所有者・地盤状況等を調べ、下記の要件を満足する地点を選定することにした。 ①主要道路から離れた場所で、交通振動の影響が少ないところ。 ②振動ノイズ源となる工場、家庭用モーター等の動力源がないところ。 ③電気的ノイズ源となる高圧鉄塔、トランス等のないところ。 ④近い将来大規模な工事等が予定されていないところ。 ⑤人の往来の少ないところ（但し、小・中学校は除く）。 ⑥地盤がしっかりしているところ（盛土は不可）。 ⑦雨水が流れ込んだり、貯まったりしないところ。 ⑧雪解け時期に積もった雪が流動を始めるような傾斜地でないところ。 ⑨3年または5年の観測ができるところ。 ⑩設置後の保守作業が容易であるところ（移動通路や作業スペースの確認）。但し、稠密に観測点を展開する地域では、限られた範囲内で用地選定をするために、一部の要件（①や⑤）を満たせていない観測点がある。
ii ）用地交渉、許認可申請
図2(P27)に用地交渉の作業流れ図を示す。選定した全観測地点の地権者と交渉を行い、観測期間中の設置の了解を得た。観測期間については３年または５年となることを地権者に説明した。交渉に際し、下記の点に注意した。 ①立会人が地権者と異なる場合は、地権者との関係、連絡先等を確認する。 ②機器設置上の注意点（設置・保守作業の内容）を良く説明し、理解を得る。 ③土地賃貸借契約の条件を説明し、了解を得る。 ④小・中学校指定場所については、小・中学校担当者の注意点、指示に従う。公有地のように許認可が必要な場合は、取得手続きを併せて行った。
iii）地震観測機器設置方法
地震観測点を展開する日本海東緑地域は日本有数の豪雪地帯であるために、観測機器の設置に際して特に注意したのが積雪への対策である。対策として、観測機器を雪圧から守り、且つ耐久性のある雪囲いを設計して、観測用ケースに施工した（図3、P27)。冬期の積雪の中であっても時刻較正用の衛星電波が受信できるように、GPSアンテナポール長を3m（特に豪雪地帯では5m）とし、更にGPSアンテナ先端部には簡易雪除けカバーを装着した。観測用ケースには200kgの荷重にも耐える軽量のものを採用し、雪解けによって流されないようにケースの下半分を埋設した。本計画では３年以上の長期観測となるため、観測点の耐久性を考慮するだけでなく、十分な防犯対策も施した。小・中学校を始めとする人の往来がある観測点では、管理者からの安全対策の要請に応じて、進入防止柵を設置した。観測機器別の設置方法概略は以下の通りである。 •地震計①作業前の状況写真撮影を行う。 ②地震計設置場所、観測用ケース設置場所、雪囲いの設置場所を確認する。 ③地震計設置場所を掘削する。 ④地震計用ベースコンクリート板を水平に設置する。必要に応じて砂を敷く。 ⑤方位磁石による真北方向を赤でマーキングする。磁北は黒にてマーキングする。 ⑥コンクリート板の写真撮影を行う（真北がわかるように）。 ⑦地震計にケーブルを取り付ける。 ⑧地震計をコンクリート板上に水平１成分を北軸に合わせ、水平に設置する。 ⑨地震計脚部とコンクリート板を石膏等で固定する。 @地震計にプラスチックケースを被せ、埋設する。 （地震計設置方法の模式図を図4(P28)に示す。) •観測用ケース①地震計近くで平坦な場所を選び、作業前の状況写真を撮影する。 ②50cn×50cm四方、深さ20cm程度掘削する。 ③掘削した中にケースを設置する。 ④周囲を掘削土で埋め戻す。 • GPSアンテナ①設置前の状況写真を撮影する。 ②GPSアンテナをアンテナポールにインシュロック、テープ等で固定する。 ③GPSアンテナ先端部には簡易雪除けカバーを装着する。 ④アンテナ設置位置の地面を30cm×30cm、深さ30cm程度掘削する。 ⑤足場用パイプを使用して、雪囲いを設置する。 ⑥雪囲いのパイプとアンテナポールをクランプにて固定する。 ・データロガー ①観測用ケースにバッテリー、ロガーを収納する。 ②地震計のセンサーケーブルを端子台に接続する。 ③GPSアンテナケーブルをロガーに接続する。 ④バッテリーとロガーを接続する。 ⑤ロガーの竜源をONにする。 ⑥ロガー表示パネルにてGPS衛星が捕捉され収録状態になることを確認する。 ①ロガーの表示画面にてノイズレベルと簡易波形モニターを確認する。 ⑧地震計筐体、地表面を加振してデータを収録する。 ⑨波形ビュワーにてロガーに収録された波形記録を表示させ、三成分とも正常であることを確認する。 ⑩もし異常が確認された場合は、マニュアルに従ってチェック、ケーブル等を交換する。 ・雪囲い・防犯・安全対策①長さ1m単管パイプを用いて枠組みを作成する。 ②単管パイプの端部には保護キャップ、クランプには保護カバーを取り付ける。 ③枠組みの転倒・移動などを防止するため、枠組みの両側を掘削し、コンクリートプロックを埋設し、これに単管パイプを差し込み枠組みに固定する。 ③枠組みの2つの面に合板をインシュロックで固定する。 ④設置ケースに付けた南京錠と枠組みをチェーンで結ぶ。 ⑤学校や公園の地点では、安全対策として杭とロープにより進入防止柵を設置する。 ⑥観測用ケースを南京錠にて施錠する。 ⑦地震観測中であることを示す標識を、ケース上面に貼る。 ⑧ビニールシートでケースを覆い、ビニール紐で縛る。 ⑨防災科研が地震観測中であることを示す標識を、シート表面に貼る。 @雪囲い用の板にて周辺を囲い、板とパイプを結束バンドで固定する。 (これらの対策の模式図と完成予定図をそれぞれ図4(P28)と図5(P28)に、部材リストを表1(P25)に示す。)
b）観測点設置
観測点の設置に際し、観測点の用地交渉状況・観測機器納入状況・降雪時期等を考慮して、設置スケジュールを作成した。積雪による作業遅延が予想されたため、積雪の少ない内に積雪の多くなる山間部から設置を始めることにし、年内の観測点設置目標数を200点とした。設置機器の準備や用地交渉の都合上、設置開始は11月からとなったが、設置目標を達成するために観測点設置班を増やして対応した。設置作業は、2008年11月11日より開始し、2008年12月27日までに200地点の設置を終えた。年末年始を挟み、2009年1月13日より設置作業を再開したが、積雪の影響のため作業ペースは低下した。しかし、2009年3月24日までに予定通り全300地点の設置作業を終了した（図6、P29)。観測点の設置例を図7(P29)に示す。観測点位置の測量は、緯度・経度についてはGPSを用いて測量し、0.0001°以内の精度で測量した。標高については地形図より10m以内の精度で読み取りを行った。設置された観測点数一覧と配置図を表2(P25)と図8(P29)に示す。当初の配置案（図1、P26）と比較すると、概ね計画した地点に設置できたことがわかる。但し、平成21年度の地震波構造探査の予定測線と観測点配置を重ねる都合上、新潟市から猪苗代湖の南に向かう線状配置を、猪苗代湖の北に向かう線状配置に変更した。当初の配置案との違いによる影響に関しては、後述のe)項でのチェッカーボードテストによって検証する。
c）観測点メンテナンス
本地震観測はオフライン形式の収録であるため、定期的にデータを回収し、バッテリーの交換を行う必要があり、また、今後継続的な観測体制を維持するためには実際に積雪の中での設置状況やデータ収録状況を把握する必要もあるため、100観測点のメンテナンス作業を行った。主なメンテナンス作業は、観測施設の外観点検・地震計およびデータロガーの動作確認・観測記録の回収（CFカード交換）・バッテリー交換である。メンテナンスを行う地震観測点は、積雪状況・設置からの観測期間・全体の配置バランスを考慮して、表3(P26)のとおり100地点を遥定した。メンテナンスの実施期間は平成21年 2月23日から平成21年3月16日であった。メンテナンスの作業流れを図9(P30)に示す。以下、それぞれの作業結果について記す。
・観測施設の外観点検
積雪の比較的少ない観測点を選定したとは言え、実際には23地点で除雪作業を実施した。多いところでは1.5mほどの積雪がみられた。参考として、観測点122（積雪70cm）の除雪状況を図10(P30)に示す。また、3地点で進入防止柵の杭の変形や破損が確認された（図11、P31)。これは周囲の状況から積雪の影響だと推測される。破損した杭は交換し、修復した。他にも進入防止柵のロープの緩みなど軽微な問題があったものの、雪囲いが破損している地点は１つもなく、積雪対策が有効であったことを確認できた。
・地震計動作確認
波形確認の結果、地震計に異常がみられたのは地点177と224の2箇所であった。地点177の地震計はNS成分以外の波形に反応がなかった（図12、P31)。また、地点224の地震計はEW成分の波形が他の成分と比較して小さかった。地震計交換時の様子から、両地点とも地震計が水没していたと推測される（図13、P31)。いずれの地震計も交換し、波形確認の結果正常であることを確認した。原因は、積雪の影響によって用地選定時には予想できなかった地下水位の上昇があったためだと考えられる。
・データロガー動作確認・観測記録の回収・バッテリー交換
全メンテナンス観測点でデータロガーの動作に異常がないことが確認された。設置期間の最も長い観測点でもその期間は４ヶ月であったが、バッテリー切れの観測点はなかった。それによって、コンパクトフラッシュ（CF）カードを交換して設置期間中の観測記録を全て回収することができた。データの概要はe)項にて紹介する。長期間の継続的に観測体制を維持する上で、データロガーの動作安定性は極めて重要であり、本観測システムが有効に機能していることを確認できた。
d）データ処理システムの構築
i ）データ処理の概略
本調査観測・研究で実施されるような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。そのため、それらのデータ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。そこで本業務では、300点のオフライン観測点の連続記録を既存観測網（防災科研高感度地震観測網Hi-net（以下、単にHi-net）や大学および気象庁の観測網）の記録とスムーズにマージ（併合）処理するための処理システムを構築した。まず、処理システムの概要と処理の流れを表す模式図を図 14(P32)に示す。現地観測点の連続記録が収録されたCFカードは、保守作業によって回収された後にデータセンターに持ち込まれ、カードリーダーを備えたデータ収集用PC波形データ蓄積用ディスクサーバー（以下、蓄積装置）にコピーされる。この時点では、観測点毎にバラバラのファイルであるため、より解析に適した全観測点の連続記録を収めたファイルへと編集する。次に、この記録波形から地震や発破などのイベント検出や自動震源決定を行うとともに、そのイベントに該当する時間帯の記録波形を切り出してイベント波形ファイルを作成する処理を行うのが一般的である。本システムにおいては、WINシステムをベースにした本調査観測・研究による観測網独自のイベント検出と自動震源決定を行うことも可能な構成とするとともに、独自のイベント検出を行わない場合には、既存のシステムであるHi-netのデータ処理システム（以下、Hi-netシステム）に登録されたイベント情報を元にイベントファイルを生成することができるような構成とした。このような構成においては、本システムとHi-netシステムの双方で検出したイベントを照合し、同一のイベントについては験測値をマージして震源決定を再び行うとともに、イベント波形ファイル作成する。このイベント波形ファイルはHi-netシステムの一部である再験測システムで読み込むことが可能であり、必要に応じた手動再験測を行うことによって、より精度の高い露源を得ることが可能である。一連の処理のうちのそれぞれについては、次節以降でやや詳しく述べる。
ii ）データ収集および連続波形編集
現地観測点において観測された連続記録は、WINまたはWIN32形式のファイルとして、設置されたロガー内のCFカードに記録（観測データ）が記録される。これらの記録媒体は保守作業によって回収された後にデータセンターに持ち込まれ、大量データの処理に適した菅積装置にコピーされるとともに、波形編集の処理に回される。より具体的には、観測点毎のWINまたはWIN32形式の60分ファイルは、CFカードからカードリーダーを備えたPCを介してネットワーク接続された蓄積装置へとコピーされ、それらは十分な観測点数揃ったタイミングで、全観測点の波形を収めたWIN32形式の1分ファイルへと編集される。ここでは、観測点毎のファイルを60分ファイルとすることによって、CFカードに記録されるファイルの数を1分ファイルの場合よりも少なく抑え、CFカードから蓄積装置へのコピーに要する時間を短縮している。また、機動観測においては、全データが揃っていない時点で解析を始め、後日に残りのデータを追加して解析することがしばしばある。このような状況にも対応できるよう、波形編集のためのアプリケーションにおいては、記録波形の追加編集とその管理が容易に行えるようなスクリプトとなっている。
iii）蓄積装置への波形の蓄積
本システムでは、上述のような連続波形の編集よるWIN32形式の1分ファイルを全期間について蓄積する。そのファイル形式や蓄積のディレクトリ構成はHi-netシステムのそれと同一であるため、Hi-netシステムに準拠した処理システムを構築する上で好都合である。ここで蓄積されるWIN32形式の1分ファイルによる連続波形は、以下に述べるような解析装置や再験測用PCなどから参照される、最も基本的かつ重要なデータとなる。そのため、高い信頼性が担保されるようなRAID-6相当のディスク障害対策を施した、ネットワーク接続型ストレージ（NAS）による蓄積装置を整備した。この蓄積装置は所内のネットワークに接続されており、本システムの解析装置や再験測用PCのみならず、研究者が日常的に解析で使用するPCやワークステーションからのアクセスも容易である。平成19年度補正予算によって導入した解析装置にデータ処理のためのアプリケーションをインストールすることによって、蓄積装置に蓄積された１分ファイルによる連続波形を読み込んで、データ処理を行うことができるようなシステムを構築した。より具体的には、Hi-netのデータ処理システムで採用している観測点トリガー、ピッキング（自動読み取り)、イベント判定、震源計算およびイベント管理（イベント波形の再作成などを担う機能）といった各処理のためのアプリケーションを、計算処理サーバー5台にインストールするとともに、データベース（DB）サーバー1台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できるよう、Oracleデータベース10gによるDBを構築した（図15、P32)。これらのサーバー群によるシステムによって、イベント検出してその震源決定をすることができるだけでなく、マージ処理とよばれる処理が可能である。このマージ処理とは、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農について、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り、本調査観測・研究による連続記録を既存観測網（Hi-netや大学および気象庁の観測網）の記録との効率的かつ効果的に利用するためには欠かせない処理である。このマージ処理について、以下ではやや詳しく述べる。マージ処理では先ず始めに、Hi-netシステムのDBから本システムのDBに、検出されたイベントのパラメターや対応するイベント波形ファイルなどに関する情報をコピーする。次に、両システムによるイベントリストを照合し、同一イベントの験測値をマージするとともに、トリガー波形ファイルの再作成を行う。一方、本システムで独立したイベント検出を行わない設定で使用する場合や、本システムでイベントが検出されなかった場合については、Hi-netシステムのイベントリストに基づいたイベント波形ファイルの新規作成が行われる。また、両システムに重複する観測点があり、その観測点で異なる験測値が付与されているような場合のマージに際しては、手動験測値が優先されるようにし、更に、手動験測値どうしのマージに際しては、いずれかのシステムの験測値が優先されるよう設定できるようにした。このようにして、トリガー波形ファイルと験測値の双方をマージした後に、再びその記録波形を自動解析することによって、自動験測値の更新と震源の再決定を行うような処理形態をなっている。以上に述べたような一連のマージ処理によって、本調査観測・研究と既存観測網の全てのデータが含まれるイベント波形ファイルが生成されとともに、マージされた験測値とその後の自動震源決定による処理結果は、DBに格納される。これらのトリガー被形ファイルや処理結果は再験測システムのPCによって読み込むことが可能であり、それによって手動再験測を行うことによって、最終的な手動験測震源を得ることが可能である。
v ）システム操作支援ツール
以上に述べたシステムの根幹部分の構築に加えて、その操作を支援するツールの整備をシステム構築の一環として整備した。特に、大量のデータを扱うマージ処理において処理を容易に起動し、その処理状況を確認できることは、円滑なデータの処理において決定的に重要である。また、DBに格納されている解析結果や観測点およびチャネルに関する基本的な情報に対して、研究者や業務支援者が効率良くアクセスできることもまた、業務を円滑に推進する上で重要である。そこで、ここでは特にマージ処理の管理と観測点およびチャネルに関する基本的な情報の管理を行うためのツールの整備を行った。これによって研究者や業務支援者は、管理用PC（研究者端末）からWEBベースのシステム操作支援ツール（図16(P33)に操作画面例を示す）を介して、観測点やチャネルの情報管理やマージ処理の管理といった基本的な操作を容易に行うことができるようになった。
e）データ処理・解析
i ）回収データ
c)のメンテナンス作業で回収したデータは、CFカードからコピーされ、d）で構築した処理システムの蓄積サーバーに保存された。 回収された全データ量は300 Gbytesであった。また、1観測点(3ch 100Hz)当たりの1か月間のデータ量は、約1.5 Gbytesであった。したがって、300観測点の１年間のデータ量は約450Gbytesと見積もられる。ところで、Hi-netを始めとする国内の定常観測網の波形データは1分間のファイルに分割されて管理されており、従来型のデータロガーではデータ取り扱いの容易さから１分間ファイルの形で収録されていた。しかし、本観測のように長期間収録することになると、 1分間ファイルではそのファイル数が非常に多くなり（例えば、3ヶ月間で129,600個）、それがデータコピー速度のボトルネックとなる。本観測はオフライン観測であるため1回のメンテナンス毎に300点ものデータをコピーする必要があり、データ処理を迅速に進める上で、このボトルネックによるデータ処理の停滞が重大な懸案事項であった。そこで、本観測では全体のファイル数を減らすために１時間ファイル形式を採用することにした。これにより、総ファイル数は1/60に圧縮されることになり、データコピー速度の向上が期待できる。メンテナンス作業で回収した際のデータのコピー所要時間を図17(P33)に示す。1時間ファイルの場合での30日分のデータ（720ファイル）の平均所要時間は6.2分であり、データ量1Gbytes当たりの平均所要時間は4.4分であった。このデータを基に、年3回、300観測点のメンテナンスを実施した場合を試算すると、メンテナンス１回当たりのコピー所要時間は延べ126時間となる。一方、従来の1分間ファイルで収録した場合では、30日分のデータ（43,200ファイル）の平均所要時間は26.5分であり、データ量1Gbytes当たりの平均所要時間は17.5分であった。これから推定されるメンテナンス１回当たりのコピー所要時間は、延べ537時間となる。すなわち、結果的にファイル数の圧縮が77%のコピー所要時間削減を実現し、データ処理の迅速化に大きく貢献することが示された。メンテナンス作業期間中の2009年2月24日に本観測網の中心に位置する新潟県中部でマグニチュード3.3の地震があった。地震のメカニズムはほぼ東西方向にP軸を持つ横ずれ断層型であった。そのとき記録された波形データ例を図18(P34)に示す。上から2つの波形は震央から東に70km離れた福島県金山町内の観測点（036）で記録されたUD成分とEW成分である。波形からはP波およびS波到着を確認することができる。また、P波初動の立ち上がりは下向きであるが、この観測点は震源から東に位置し、メカニズム解から推定される極性と一致している。続く2つの波形は震央から南に120km離れた長野県小川村内の観測点（059）で記録されたUD成分とNS成分である。この観測点でもP波の到着は判別することができるが、S波の到着は不明瞭で判別困難である。P波初動の立ち上がりは上向きを示しており、メカニズム解から推定される極性と一致する。S波到着が不明瞭であったため、定常観測点と比較するために059の近くに位置するHi-net戸隠観測点（N.TGKH）NS成分の波形を一番下に示す。Hi-net戸隠観測点のセンサーは地表から100m深いところに設置されている。そのため地上観測点と比較して、S/N比がよい条件のよいところで観測されている。両者を比較すると、ノイズレベルはHi-net戸隠観測点の方が低いものの、波形の特徴はよく似ている。また、戸隠観測点でも059と同様にS波の判別が困難である。このことから、S波の到着が不明瞭な原因は、059の設置方法や設置機器や近傍の構造の影響よりも震源からの経路の広域な地殻構造の影響に因る可能性が高い。このように地震観測点では着々とデータが蓄積されている。
ii ）チェッカーボードテスト
平成 19年度には、チェッカーボードテストを用いて、設計した観測点配置から得られることが期待される速度構造モデルの解像度評価を行った。本年度、実際に観測点を配置する際に、地理的・社会的要因やH21年度に実施する構造探査測線との調整によって当初の配置案からの変更が生じた。そこで、より現実に則した速度構造モデルの解像度評価を行うために、実際に設置された観測点配置を用いて、再度チェッカーボードテストを行った。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19(P34)右に示す。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±10%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19左、P34)。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、P25）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20(P35)と図21(P35)に示す。図20(P35)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。また、観測点配置の変更による結果への影響はほとんどない。続いて図21(P35)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問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、Kato et al., (2009)が主張する堆積層の下に埋もれているリフト構造を始めとして、5kmの解像度で広域に渡ってひずみ集中帯の地殻構造を調査できると予想される。また本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。
2）平成20年岩手・宮城内陸地震余震観測
a）稠密アレイ
2008年6月14日に岩手・宮城県境付近でM7.2の地震が発生した。震源の深さは8kmと浅く、内陸型地震であった。発生した場所は、Miura et al. (2004)がGPS観測データ解析から指摘する短縮歪が卓越している帯（奥羽脊梁山地ひずみ集中帯）の中に位置し、2004年中越地震や2007年中越沖地震と同様に、今回の地震もひずみが集中している地域で発生した。本震のメカニズムは西北西一東南東方向に圧力軸を持つ逆断層型であり、日本海形成に伴う背弧リフト構造が存在する(Sato, 1994)など、日本海東緑のひずみ集中帯との共通項が多い。今回の起震断層と地表で確認されている既知の活断層とがどのように関連するのかを調べることは、ひずみ集中帯での地震発生域を知る上で重要な情報となる。そこで起震断層周辺の地殻構造を明らかにする目的で、稠密アレイ地震観測を実施した（図22、 P36)。1測線は地表変状が確認されている(図23(P36)，東北大学，2008，産業技術総合研究所, 2008）地点を通るように線状に展開し、岩手・宮城内陸地震の余震域を横断する(図22測線A、P36)。もう1測線は測線Aから分岐させて別の地表変状が確認されている地点を通るように展開した（図22および図23測線B、P36)。それぞれの測線長はそれぞれ15kmと6kmである。標準的な観測点間隔は300mとし、特に測線Aの地表変状が確認されているところでは、より密に100m～150m間隔で観測点を配置した。観測点数は合計で90である。観測機材には、データロガーHKS-9550と2Hz三成分地震計CDJ-S2C-2を使用した。アレイ観測の様子を図24(P37)に示す。アレイ観測のA測線で得られた余震のレコードセクション例を図25(P37)に示す。レコードセクションからいくつか特徴が見て取れる。まずS波の到着の前に位相の揃った波を確認でき、SP変換波だと考えられる（図25矢印a、P37）。またさらにその前にも位相の揃った波を確認できる（図25矢印b、P37)。測線中央部では周囲と比べて走時の進み（P波初動で最大0.2sec）が確認でき、その走時異常が現れる観測点は測線上の狭い範囲に限られる(図25矢印c、P37)。以上のことから、測線の東部では、変換波を励起するような低速度層の存在が示唆され、測線中央部では地表付近に高速度体が局所的に存在し、深さ方向に続いていることが示唆される。
b）地震波トモグラフィー
アレイ測線が線状であるため、二次元地震波トモグラフィー解析を行った。既に地震発生直後に防災科学技術研究所が臨時観測を実施していたので、そこで得られたデータとマージし解析を行うことによって、より震源が空間的に均等分布したデータセットを作成することができた。本解析の対象領域を図22(P36)に四角枠で示す。四角枠で囲まれた領域内で発生した余震の中から、使用する震源の偏りが空間的に少なくなるように震源を選択し、75個を抽出した。解析に使用するP波およびS波の走時読み取りデータ数は、それぞれ2,673個、1,928個となった。走時トモグラフィーコードには、Zhang and Thurber (2003)を使用した。但し、Double-Differenceデータは解析に用いていない。解析に使用したグリッドは、断層帯に沿った方向（N104°E）に2.5km間隔に13個を配置し、深さ方向には3km間隔で5個を配置した。解析の際に用いた初期速度モデルには先験的な情報がないために、Hi-netの震源決定で用いられる一次元速度構造モデルを採用した。図26(P38)に解析から得られたP波速度構造を示す。但し、まだデータ解析の途中であるために、暫定的な結果である。レコードセクションの特徴から示唆されていたように、測線東部において表層付近に顕著な低速度域を確認することができる（図26中A、P38）。また測線中央部では対照的に局所的な高速度域が見られ、その高速度域は深さ4kmまで連続している（図26中B、P38）。地表変状は高速度域の西緑で確認されている（図26中矢印、P38）。また地表変状地点より西側にも浅いところに低速度域が確認できるが、深さ4kmより深いところに広範囲に高速度域が広がっている（図26中C、P38）。表層地質から測線の中央部に白亜系花崗岩体の露出が確認されている(地質調査所, 1988)。この花崗岩体は測線中央部の高速度域の場所と一致する。したがって地表付近の高速度域はこの花崗岩体を捉えていると考えられる。東北大学や産業技術総合研究所の調査によって確認された地表変状地点はこの岩体の西縁付近に位置しているため、地下では起震断層と花崗岩体がどのような位置関係にあるのか、花崗岩体の地下での広がりが重要になってくる。今後、データ解析を進めて、より詳細な起震断層の構造を明らかにする予定である。
(c)結論ならびに今後の課題
当初の計画通り300点のオフライン地震観測点を展開することができた。また大量のデータ処理を効率的に行なうためのシステムを構築した。このシステムによって、今後１年間に回収される450Gbytesものデータ処理・解析も可能となる。設置した観測点のうち100観測点をメンテナンスしたところ、特に大きな問題もなく、記録が着実に蓄積されていることを確認した。得られた地震波形を確認したところ記録に問題はなく、チェッカーボードテストの結果からも、今後の高精度な解析に十分耐えうるデータセットが得られることが期待できる。平成21年度は、300観測点をメンテナンスして観測維持をするとともに、これから回収されるデータの本格的な解析を始め、震源決定および地震波トモグラフィー解析から高精度震源情報と初期速度構造モデルを得る。平成20年岩手・宮城内陸地震の発生に伴い、その余震域に90観測点を使った稠密アレイを展開した。得られた余震データからは地表付近での低速度層の存在や測線中央部での高速度域の存在が示唆された。暫定的な地震波トモグラフィー解析からは、測線中央部には局所的に高速度域が存在し、それが地下まで連続するイメージが得られた。この高速度域の場所は、表層地質で確認される白亜系花崗岩体と一致し、それがトモグラフィ一解析によって捉えられたと考えられる。高速度域の西緑に地表変状地点が確認されており、地下での花崗岩体と起震断層との関係が重要であることから、今後はそれを明らかにするとともに、余震データの解析によって起震断層の性状を調べる。
(d)引用文献
1）地質調査所，  1/200,000地質図「新庄及び酒田」， 1988. 2) Koulakov, I., M. Bohm, G. Asch, B.-G. Luehr, A.Manzanares, K.S. Brotopuspito, Pak Fauzi, M. A. Purbawinata, N.T. Puspito, A. Ratdomopurbo, H.Kopp, W. Rabbel, E.Shevkunova, P and S velocity structure of the crust and the upper mantle beneath central Java from local tomography inversion,  J. Geophys. Res., 112, B08310, doi:10.1029/2006JB004712, 2007. 3)  Miura, S., T. Sato, A. Hasegawa, Y. Suwa, K. Tachibana, and S. Yui, Strain concentration zone along the volcanic front derived by GPS observations in NE Japan arc, Earth Planets Space, 56, 1347-1355, 2004. 4) Sato, H., The relationship between late Cenozoic tectonic events and stress field and basin development in northeast Japan. J. Geophys. Res., 99, 22261-22274, 1994. 5)  Zhang, H. and Thurber, C. H.: Double-difference tomography: The method and its application to the Hayward fault, California, Bull. Seismol. Soc. Am., Vol.93, pp.1875-1889, 2003.
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
平成20年度に新潟県を中心に設置した機動的地震観測装置を維持し、適宜データを回収するとともに、回収データの整理及び高感度地震観測網Hi-netのデータを併せた処理に基づいて高精度震源決定を行い、地震活動状況を把握する。また、これらの観測結果に基づき、稠密観測地域における地下不均質構造に関する解析を行い、初期構造モデルを得る。
図17データコピー所要時間IW A75観測点