課題番号：1708

平成18年度年次報告

（1）実施機関名

名古屋大学・環境学研究科

（2）研究課題（または観測項目）名

精密制御震源（アクロス）の実用化と地下の常時モニター手法

（3）最も関連の深い建議の項目

（4）その他関連する建議の項目

（5）本課題の平成16年度からの5ヵ年の到達目標と、それに対する平成18年度実施計画の位置付け

　本課題では、平成16年からの5ヶ年において、アクロス震源装置と地震計アレイを用いたプレートからの地震波の反射係数の時間変動検出法の実証実験に最も重点を置く。プレート境界面での固着の度合いにより地震波の反射強度が異なる可能性があることが観測や実験により示唆されている。本計画では、東海地震の震源域である静岡県西部および愛知県東部をターゲットとして観測を実施する。また、震源装置を設置する。理由は、この地域では、2001年東海中部地殻構造探査によりプレート境界面からの反射波であると思われる非常に強い反射波が検出されていること、2000年からスロースリップが発生しており、固着が変化しやすい場所であると考えられることである。具体的には以下の年次計画で行う。
　平成17年度：試験観測の解析と結果の評価、設置候補地調査
　平成18年度：設置環境整備（基礎工事など）、震源装置の移設、試験運転
　平成18年度後半〜20年度：連続運転による変動検出

（6）平成18年度実施計画の概要

  1. アクロス震源によるプレートからの反射波の検出
    　平成16年11月中旬〜平成17年9月末まで、愛知県南設楽郡鳳来町（現新城市）の「愛知県民の森」に12点の観測点からなるアレイ（アレイ長約2キロメートル）を設置し、約10ヶ月間のオフライン連続観測を行った。その結果、P波、S波の直達波およびそれらの後続波の検出に成功し、アレイのセンブランス解析により波動の到来方向について理解が得られてきている。
    　平成18年度はさらにこのデータの解析を進める。連続記録中に記録されている自然地震の波形を用いて、アレイ下の速度構造を見積もり、アクロス伝達関数のセンブランス解析の精度を向上させる。10ヶ月間の伝達波形を比較すると、平成17年7月ころに変化が見られており、この時期に東海地方で活発だった低周波地震の活動との関連についてもさらに検討する。
  2. 設置候補地調査および設置環境整備（基礎工事など）
    　岐阜県各務原市に設置されている名大のアクロス震源をプレート・モニタリング研究のために愛知県豊橋市にある名古屋大学三河地殻変動観測所の敷地内へ移設する。図1に示すように、この震源は、鳳来町のアレイを中心として、東濃（日本原子力研究開発機構のアクロス震源）−鳳来（アレイ）−森町（気象庁気象研究所のアクロス震源）の測線に対し、ほぼ直交する副測線を与える。
    図1　アクロス震源の設置計画
    　平成17年度中に敷地内の地盤調査、設置場所の選定を終え、平成17年12月に各務原市のアクロス震源を取り外し三河観測所へ運搬した。また、新たな潤滑・冷却装置の設計を終えた。平成18年度は早々に基礎工事に取りかかり、震源装置の設置および調整試験を経て平成18年度前半の運転開始を目指している。
    　本計画では、複数の震源装置を適切な間隔である空間分布をもって配置し、発振信号の位相と振幅とを独立に制御して震源のフェイズド・アレイを構成し、振動の伝播方向を制御する技術（ビーム・フォーミング）を検討する。三河観測所では当面2台のアクロス震源を約40メートル離して設置し、フェイズド・アレイのテストを行う。将来的に敷地外への震源の増設を検討している。
    　三河地震観測所では広帯域地震計を設置して地震観測を行っている。アクロス震源の信号帯域は数10Hz（ヘルツ）と通常の地震観測より高いが、連続運転を開始すると地震観測に影響を与えることも懸念される。1時間程度データを蓄積すればアクロス信号だけを抜き出すことは可能であり、実績もあるので、既存の地震観測との共存をはかる。
    図2　震源のアレイ
  3. 震源関数の推定手法の高度化
    　これまでに、気温や降水の変化と相関の高い走時変化が生じること、これらの変動が震源のごく近傍の地下浅部で生じていることが明らかになった。また、これらの気温や降水の影響に敏感な狭い周波数帯が存在すること、アクロス信号の持つ周波数分解能力を用いてこれらを取り除くことが可能であることを明らかにした。これについて定量的な検討を進め、震源装置の周辺や浅部地盤内に設置した地震計で震源挙動のモニタリングを行って、変動のメカニズムの理解と影響の除去方法を確立したい。震源装置、コンクリート土台、および地盤の力学的モデルを構築することができれば、観測データからインバージョンによって震源関数を評価することが可能となる。

（7）平成18年度成果の概要

  1. アクロス震源によるプレートからの反射波の検出
    　昨年度に引き続き、平成16年11月中旬〜平成17年9月末において愛知県新城市の「愛知県民の森」で行った地震計アレイ（アレイ長約2キロメートル,12点）によるオフライン連続観測の記録の解析を行った。
    　図3にアレイ伝達関数のセンブランス解析の結果を示す。後続波部分にセンブランス値の高い波群がいくつか観測されており、入射角が直達波よりも小さいことから、より深部を伝播した波群であると考えられる。これらの後続波の走時とTsuruga et al.,（2005）で波動場モデリングにより見積もられた理論走時とを比較すると、13秒〜14秒付近の波群はモホ面およびプレート境界での反射波に相当すると考えられる。
    図3　アレイ伝達関数のセンブランスパネル
    　アレイ解析で検出されたセンブランス値の高い波群に着目して時間変化を調べた。図4に示すようにP波初動付近では時間変化がほとんど見られないのに対し、後続波部分の波形には変化が見られる。ままた、より安定なHi-net鳳来の記録を用いて、3ヶ月間スタックした伝達関数の相互相関を計算して走時変動を定量的に調べた。その結果、初動の走時遅れは1ms（ミリ秒）程度であったのに対し、13秒付近の後続波は最大で約5ms（ミリ秒）の走時遅れを示した。さらに、東海地方での深部低周波微動の活発な活動を含む期間では走時遅れが大きく、活動が収まると元に戻る傾向を示した。本解析で得られた後続波の時間変動の原因は地下深部の伝播経路上の何らかの変動である可能性がある。
    図4　伝達関数の時間変化、（a）P波初動、（b）P波後続波、（c）SH波
  2. アクロス設置工事
    　愛知県豊橋市にある名古屋大学三河地殻変動観測所の敷地内へアクロス震源を移設した。平成17年度中に敷地内の地盤調査、設置場所の選定を終え、平成17年12月に各務原市のアクロス震源を取り外し三河観測所へ運搬した。また、新たな潤滑・冷却装置の設計を終えた。
    　平成18年度に入り、潤滑・冷却装置の納品、設置位置の確定と周辺の環境整備、震源の工事（開削、基礎鋼枠の設置、コンクリート土台の工事、震源装置の据え付けと、配管）、電源、電気系統、制御系統の設置を行った。平成18年12月に工事を完了し、連続運転可能な状態になった。今後、GPS同期FM制御装置の設置、調整を行い（報告書執筆時点）、平成19年度には運転開始の予定である。今後は、震源性能の評価を行い、長期連続運転と連続データの取得に向けて整備を進める。また、既存の地震観測との共存を計る。本計画では、約40メートル離して設置した2台のアクロス震源をフェイズド・アレイとして利用することも試みる計画である。
    図5　三河観測所のアクロス震源
  3. 震源関数の推定手法の高度化
    　これまでに、気温や降水の変化と相関の高い走時の変動が震源のごく近傍の地下浅部で生じていることが明らかになった。震源土台上あるいは近傍の浅いボーリング孔内に設置したモニタ用の地震計で取得した記録を用いて、震源近傍で観測され観測点記録に共通に見られる時間変動を除去する手法を改良した。震源装置、コンクリート土台および地盤の力学的モデルの構築はまだ検討中である。

（8）平成18年度の成果に関連の深いもので、平成18年度に公表された主な成果物（論文・報告書等）

（9）実施機関の参加者氏名または部署等名

渡辺俊樹・宮島力雄・羽佐田葉子・相馬知征・須藤法子ほか

他機関との共同研究の有無

東京大学地震研究所（山岡耕春、生田領野）、静岡大学（藤井直之ほか5名）、東京理科大学（佐伯昌之）、気象庁気象研究所（吉田康宏）

（10）問い合わせ先