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地震動予測のための地下構造のモデル化

地震がどこで発生し、それによって地面がどのように揺れるのかということを明らかにするためには、地震を発生させる場であり、かつ地震波を伝播させる場である地下の状況、つまり地下構造について知ることが重要です。

地震動予測のための物理モデル

地震動の予測を物理モデルに基づいて定量的に行うためには、地下構造の物性値に関する情報、特に、弾性波速度や密度が重要となります。地震動予測を行うために、地下構造を大きく3つの領域、上部マントルから地震基盤(S波速度3km/s相当層)までの地殻構造、地震基盤から工学的基盤(S波速度400m/s~700m/s相当層)までの深部地盤構造、工学的基盤から地表までの浅部地盤構造に分けてモデル化することが行われています。

モデリングの手法

地殻構造については、反射法・屈折法弾性波探査により得られた情報や、全国的に整備が進んでいる地震観測網のデータを用いて地震学的手法により求められた地震波速度構造、地震波減衰構造に基づいてモデルを作成しています。内陸の活断層の地震では、深さ方向にモホ面を含む領域まで、また海溝型の地震では、プレートの構造を含めたモデリングが必要となります。

深部地盤構造のモデル

深部地盤構造は、地震動の比較的長周期部分の特性に大きな影響を与える地下構造です。全国地震動予測地図の震源断層を特定した地震動予測地図の作成においては、深部地盤構造モデルを用いたシミュレーションにより、工学的基盤での地震動の計算が行われています、深部地盤構造モデリングのためには、深層ボーリング、反射法・屈折法弾性波探査、微動探査、重力探査データや、地質構造情報などが利用されています。

浅部地盤構造のモデル

浅部地盤構造のモデル化では、表層地質データやボーリングデータを用いて地盤構造モデルを作成することが基本となります。特定地点での評価であれば、その地点で必要とされる予測精度に応じた調査を行い、非線形解析も含めた詳細な解析を実施することも可能です。しかし、面的に精度良く広域を覆う浅部地盤モデルを作成するには、浅部地盤構造は局所的な変化が大きいため、モデル化には膨大なデータ収集が必要となってしまいます。このため、現状では、広域での面的な評価が必要な場合には、浅部地盤構造のモデル化を行うかわりに、簡便な表層地盤増幅率の評価法として、微地形分類データベースを利用した手法が用いられる場合があります。全国地震動予測地図における表層地盤増幅率は、微地形分類データベースを利用して評価されています。

終わりに

地下構造のモデル化は、地震動予測の精度向上のために必須のものです。モデルの高精度化を支えるため、地下構造に関するデータをとりまとめた統合化地下構造データベースの構築などの取り組みが行われています。

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