[S-TT42] 光ファイバーセンシング技術の地球科学への応用

[STT42-P04] 石川県珠洲市トンネル内の光ファイバ歪・地震計およびDAS観測記録の比較

*荒木 英一郎¹、宮澤 理稔²、田中 愛幸³、横引 貴史¹ (1.海洋研究開発機構、2.京都大学防災研究所、3.東京大学理学系研究科)

キーワード：光ファイバー歪、石川県珠洲市、群発地震、DAS

石川県珠洲市の群発地震活動とそれに伴う地殻変動の観測を目指し、珠洲市内の鉄道トンネル内に基線長90m の光ファイバー歪計と3成分地震計を設置し2022年11月1日より連続的に観測を行っている。また、2023年1月12日から約2か月間、同じく珠洲市内のNTT光回線を使ったDAS観測を行っている。光ファイバーセンシング技術で得られる歪データを地震観測網から得られる地動データと統合解析するためには、これらの異なった物理量の関係を理解する必要があると考えられる。そこで、これらの近接した3つの観測を比較・考察を行った。また、有感地震を歪計およびDASで多数観測しており、地震に伴う地表歪変化量の検討を行った。
　まず、トンネル内の光ファイバー歪計で得られた地震と地震計による地動の比較では、P波部分に関して地震計の上方向の立ち上がりに対して収縮歪を観測しており、下からの平面波入射と整合的であるが、全般に歪計の方が観測走時が0.15秒ほど早く観測される傾向がみられた。これは、地震計が設置されたトンネル路盤の振動がトンネル躯体の変形によって生じていることを示唆するものと考えている。振幅についての検討は、平面弾性波を考えると、歪速度と加速度が比例する関係にあると考えられ、地震のS波部分で比較したところ、位相速度を 約2000 m/s と仮定すると地震計の振幅と歪計の振幅を説明できたが、10Hz 以上については歪計の振幅応答がより小さい傾向がみられた。これは、歪計の基線長が90m あるために、トンネルを伝播する歪地震動の波長が短周期では、基線長より短いことを示唆しているものと考えられる。また、特にS波で顕著であるが、S波部分の継続時間が長く観測され、トンネル躯体の地震波に対する応答が複雑であることを示唆する記録である。
　DASとトンネル内の光ファイバー歪計については1/13 6:13 JSTの有感地震の比較をおこなったところ、P波部分、S波部分ともにDASと光ファイバー歪計で得られた歪変化量はおおむね一致しているが、DAS記録はS波部分でサイクルスキッピングが生じており、取り扱いに注意が必要である。