測地学会誌

レーザひずみ計による広帯域観測および量子標準に基づいた高分解能長期ひずみ観測へ向けての戦略

新谷昌人, 森井亙, 早河秀章, 高森昭光, 内山隆, 大橋正健, 山田功夫, 寺田聡一, 竹本修三

2007 年 53 巻 2 号 p. 81-97
発行日: 2007/06/25
公開日: 2011/07/05

DOIhttps://doi.org/10.11366/sokuchi1954.53.81

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　レーザ干渉法を用いたひずみ計は従来の石英管やインバーのひずみ計と比べて,高感度,低ドリフト,長基線化など有利な点が多い.とりわけ,波長安定化レーザ光源を用いると他にはない低ドリフトが得られる.波長安定度として10^-12～10^-13-13が得られるので,それに対応するひずみ検出性能が得られる.ひずみ計は地面のひずみ変動に対して平坦な特性であるから,地球潮汐・歪ステップ・微小地震にいたる10⁶～10Hzの観測が可能である.　永年ひずみや地殻変動ひずみのようなさらに長期のひずみを捉えるためには,安定化されたレーザ波長のような原理的にドリフトの無い量子標準を基準に観測することが本質的に重要である.しかし,われわれの大深度地下における観測では,それをもってしても長期ひずみは明瞭に観測されていない.一方,GPSは量子標準である原子時計による波長を基準とした観測であり,永年ひずみや地殻変動ひずみが観測されている.　本稿では,神岡のレーザひずみ計や他のひずみ計,GPSについての測定原理や観測データを比較し,GPSよりも高分解能の長期ひずみ観測実現に向けての戦略として,kmクラスの基線長を持つレーザ伸縮計,具体的には分解能やコストを考慮して2光波干渉計を提案する.従来の伸縮計(基線長10～100m),2光波干渉計(同1～10km),GPS(同10～100km)での量子標準にもとついた観測が実現すれば,時間的・空間的に非常に広いレンジの観測が可能となるであろう.

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地殻活動総合観測システムの開発と観測された成果および今後の連続観測について

石井紘, 山内常生

2007 年 53 巻 2 号 p. 99-111
発行日: 2007/06/25
公開日: 2011/07/05

DOIhttps://doi.org/10.11366/sokuchi1954.53.99

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Observation in deep boreholes enables the high S/N ratio observations for detecting very small signals without both artificial noises and meteorological disturbances. Therefore, we have developed multi-component borehole instruments. The instruments are composed of 7 strainmeters (4 horizontal, 2 inclined and one vertical), 2 tiltmeters, 3 seismometers, 4 magnetometers and a quartz thermometer of high resolution. Resolution of A/D conversion of the instruments is 22 bits and sampling rates are 200 Hz for seismometers, 20 Hz for strainmeters, 10 Hz for tiltmeters and 1 Hz for thermometer.
We installed the instruments by cementing at the bottom of the deep boreholes with expansion grout and have constructed borehole array stations. The deepest borehole (JRJ) is 1030m deep and the second (BYB) is 1020 m. Data obtained from the sensors in the instruments are transmitted to the surface by using only one coaxial cable and then sent to our institute(TRIES). We have also constructed data base of collected data from the borehole stations.
We introduce some interesting results obtained from these borehole array stations and how valuable the deep borehole observations are. We also discuss continuous observation forcrustal activity in future.

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測地観測とジオダイナミックス

佐藤忠弘

2007 年 53 巻 2 号 p. 113-122
発行日: 2007/06/25
公開日: 2011/03/01

DOIhttps://doi.org/10.11366/sokuchi1954.53.113

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In relation to the observations that are carried out in horizontal tunnels, several topics are described as applications of the observations to geodynamics studies . The topics discussed are; the free core nutation (FCN), the fluid core resonance (FCR) and the Earth's free oscillations. Long-term observation data obtained from the horizontal tunnels are useful to studya time variation in the FCN and/or the FCR parameters (i.e. its eigen-period, Q-value and strength of the resonance) and to study also the coupling and splitting of the Earth's normal modes. Collaborative observations by strainmeters and gravimeters shall give us useful data to discuss the topics mentioned above.

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京大の地殻変動研究短評

竹本修三

2007 年 53 巻 2 号 p. 123-133
発行日: 2007/06/25
公開日: 2011/07/05

DOIhttps://doi.org/10.11366/sokuchi1954.53.123

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This paper is a short historical review of studies for investigating crustal deformations car ried out in Kyoto University during the period from 1909 to 1965. Main topics are (i) Obser vations of Earth tides with tiltmeters and the “Shida number”, (ii) A plan to detect free oscillations of the Earth proposed by Dr. Shida and observations of tidal strains with extensometers, and (iii) Crustal deformations associated with earthquakes. Among others, the Shida's pro posal in 1922 to observe the free oscillations of the Earth should be evaluated more.

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坑道を利用する諸観測装置の開発と地震予知に関わる成果

山内常生

2007 年 53 巻 2 号 p. 135-146
発行日: 2007/06/25
公開日: 2010/09/07

DOIhttps://doi.org/10.11366/sokuchi1954.53.135

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This paper reviews of the results of crustal movement observations conducted in Nagoya University. The results are divided into two categories: the first concerns the development of instruments, and the second is related to the research on variations in underground water level. In the first category, we carried out experiments using newly-designed electronic circuits featuring low-cost IC's, and confirmed the long-term stability and reliability of the circuits. We also carried out observation by using silica-tube extensometers equipped with two or three detectors on one component to detect strain steps associated with earthquakes. Our suspension system of silica-tube extensometer is also discussed in this paper, since it is very important in detecting strain step and dynamic strain changes associated with earthquakes. In the second category, we discovered an abnormal increase in groundwater discharge associ ated with earthquake occurrence in a observation tunnel in 1969 using a newly developed equipment. It was found that long-term crustal movements were influenced by changes ingroundwater discharge. We also investigated the strain responses observed after rainfall and succeeded in calculation them using a tank model of precipitations. Abnormal strain re sponses to rainfall are frequently observed before and after earthquake occurrence.

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気象庁における地殻変動連続観測

山本剛靖

2007 年 53 巻 2 号 p. 147-156
発行日: 2007/06/25
公開日: 2011/03/01

DOIhttps://doi.org/10.11366/sokuchi1954.53.147

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　気象庁では,現在,主にボアホール型の体積歪計や多成分歪計を使用して地殻変動連続観測を行っている.その主な量的は,東海地震監視業務のためである.東海地域で行われている歪観測は東海地震に関する情報を発表するためにきわあて重要な役割を担っているため,観測データからは潮汐成分,気圧応答成分,降水影響,磁気変化応答成分がリアルタイムに除去され,24時間監視されている.この歪観測は,これまでに,GPSで検出された長期的スロースリップイベントによる数年間におよぶ歪変化はとらえられていないものの,火山活動や短期的スロースリップイベントによる数日から数ヶ月程度の時間スケールの歪変化をとらえてきている.プレート間の短期的スロースリップイベントによる歪変化がとらえられたことは,この観測網が前駆的すべりを検出する能力を有する可能性を示すものと考えられる.

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Before PBO: An Overview of Continuous Strain and Tilt Measurements in the United States

Duncan Carr Agnew

2007 年 53 巻 2 号 p. 157-182
発行日: 2007/06/25
公開日: 2010/09/07

DOIhttps://doi.org/10.11366/sokuchi1954.53.157

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Unlike Japan, the United States has not had a large sustained program to make continuous measurements of crustal deformation-until the Plate Boundary Observatory (PBO) initiative (Section 10) that began in 2003. Most earlier measurements instead were initiatives by individual scientists or particular agencies. In many cases early and promising results have beenfollowed by demonstrations that apparent signals were in fact noise. Partly because of this, few programs have lasted more than a few years, two examples being measurements with shallow strainmeters in the 1960's and shallow tiltmeters in the 1970's. I use some of these his torical examples, and concepts from studies of scientific experimentation, to suggest some general conclusions about this type of measurement.

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地震予知のための横穴式地殻変動連続観測研究戦略に内在する困難

橋本学

2007 年 53 巻 2 号 p. 183-195
発行日: 2007/06/25
公開日: 2010/09/07

DOIhttps://doi.org/10.11366/sokuchi1954.53.183

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　地震予知を量的とした横穴式連続観測による地殻変動研究は,暗礁に乗り上げている.その最も重要な理由のひとつは,戦略的な観点からの研究計画の欠如であろう.特に,その観測システムの硬直性にもかかわらず,そのターゲットである地震の前駆的地殻変動に関する十分な知識がないまま研究が始まった.その時代背景を考慮すれば許容されるかもしれないが,その後の学問の進展に対応できなかった観測システム・体制にこそ最大の問題が内在する.さらには,情報の非公開性も大きな困難のひとつである.本論文では,横穴式地殻変動観測研究の歴史を簡単に検討し,本質的な問題点を指摘する.さらに,この検討に基づいて横穴式地殻変動観測研究は地球ダイナミクスに特化すべくターゲットを移し,地震研究に関連する歪・傾斜変化の研究についてはボアホール式観測に重点を置くことを提案する.

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報告

古屋正人, 山本圭香

2007 年 53 巻 2 号 p. 197-202
発行日: 2007/06/25
公開日: 2010/09/07

DOIhttps://doi.org/10.11366/sokuchi1954.53.197

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