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  1. 地震・津波の知識
  2. コラム
  3. 海上保安庁における海底地殻変動観測2



 地殻変動観測とは地面の動きを捉える観測で、得られたデータから地下で起きている現象を探ることができます。陸上の地殻変動は、国土地理院や大学等により実施されているGPS観測により、日々詳細にモニターされています。しかし、2011年3 月11日に発生した東北地方太平洋沖地震のような海溝型地震はその震源域の大部分が海底下にあるので、海溝型地震の発生メカニズムを理解する上で、海域での観測が欠かせません。
 海上保安庁では、海域で地殻変動をモニターして海溝型地震を引き起こすひずみの蓄積状況を把握すべく、東京大学生産技術研究所の技術協力の下、GPS/音響測距結合方式による海底地殻変動観測を行っています。これによって、これまで観測の空白域となっていた海域の地殻活動の様子がデータとして得られるようになりました。
 ここでは、最近得られた観測の結果として、東北地方太平洋沖地震の前後で観測された海底の動きを報告します。また、今後重要になると考えられる南海トラフ沿いの観測についても紹介します。


 海上保安庁が行っている海底地殻変動観測は、GPS/音響測距結合方式によるものです( 図5)。海底に設置した複数の海底局(図6)で構成される「海る観測を行います。GPS測位によって測量船の位置を決める「キネマティックGPS観測」と、音波を用いて海底局と測量船との距離を測る「音響測距観測」とを組み合わせることによって、海底局の位置をセンチメートルの精度で測定します。
 これまでに、三陸沖から室戸岬沖にかけて約100km間隔で海底基準点を展開し、年に数回の繰り返し観測を行って海底の動きをモニタリングしてきました(図7の赤丸)。




 東北地方太平洋沖地震前後の観測から得られた、宮城県沖および福島県沖の海底基準点の動きを図8にします。断層の破壊開始点である震源( 図8の黄色の星)に近い「宮城沖1」海底基準点では、東南東に24m移動し、3m隆起したことが観測されました。
2005 年8月に発生した宮城県沖でのマグニチュード7.2の地震時に、震源の近くで観測された水平変動量が10cm程度であったこと(地震本部ニュース2010年3月号)から考えると、今回の地震がいかに大きかったかがよくわかります。
 24mという水平方向の変動量は、陸上において最大の変動を観測した牡鹿半島の変動量(国土地理院電子基準点「牡鹿」における観測値5.3m)の4 倍以上に相当します。
 また、垂直方向では、海溝に近い「宮城沖1」海底基準点(牡鹿半島沖約130km)などで隆起が確認されました。一方、陸に近い「宮城沖2」海底基準点(牡鹿半島沖約80km)および電子基準点「牡鹿」を含む陸上の観測点は沈降しており、海溝側から陸に向かって隆起から沈降へと推移していく様子を捉えることができました。
 地震時の海底の動きを直接捉えたこれらのデータは、断層がどの程度の領域で、どの程度破壊されたのかを推定する上で非常に重要な情報となります。
 参考として、地震前の観測で得られていた海底基準点の定常的な移動速度を図9に示します。「宮城沖1」、「宮城沖2」海底基準点に比べて、「福島沖」海底基準点の移動速度は小さく、福島県沖の海底下でのひずみの蓄積速度が宮城県沖に比べて小さいということが示されていました。東北地方太平洋沖地震による変動量も宮城県沖の15〜24mに対し、福島県沖では5m と小さいのは(図8)、この地震で解放されたひずみが福島県沖で小さかったことを示しており、これまでにこの地域で蓄積されてきたひずみも小さかった可能性があります。
 地震後についても、東北沖での海底地殻変動観測を継続的に行っています。2011年11月までの観測では、「福島沖」海底基準点で明瞭な余効変動(地震後に起こる、ひずみを解放する向きへの変動)が見られる一方で、「宮城沖1」海底基準点では余効変動が見られない、という結果が得られています。今後も海底地殻変動観測を実施し、海底の動きを注視していきます。




 海上保安庁では、東北沖のほか、将来の発生が予想される東海・東南海・南海地震の震源域である南海トラフの陸側海域でも海底地殻変動観測を行っています。さらに、震源域全域をカバーし、より詳細に地殻変動を把握するため、2011年度末までに8 点の海底準点を新設する予定です(図7の黄丸)。プレートの移動速度は年間数cm と小さいため、海底基準点の定常的な移動速度を検出するまでに数年程度の観測が必要ですが、今後、震源域全域においてプレート間のひずみの蓄積状況の空間分布を把握できるようになると期待されます。
 海上保安庁では、今後も観測技術を発展させつつ継続的に海底地殻変動観測を行い、海溝型巨大地震の発生予測に資する高精度な海域の地殻変動データの取得を目指していきます。

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