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[SSS11-P10] MeSO-netの強震観測記録を用いたレシーバー関数による関東平野の地震基盤深度の推定
キーワード：関東平野、MeSO-net、レシーバー関数、PS変換波、地震基盤深度
近年，首都直下地震や南海トラフ巨大地震が懸念されており、首都中枢機能への甚大な被害が想定されている。これまで、関東平野の深部基盤構造モデルの推定が行われてきたが、より正確な地震基盤深度を解明することで地震動予測の精度を向上させることができると考える。本研究では、近年公開されたMeSO-netの強震観測記録を用いて、堆積層においてPS変換波を検出できるレシーバー関数を使用することで、地震基盤深度を推定する。そして、J-SHISの深部地盤データを使用して求めた理論値と比較し、J-SHISの地震基盤深度の精度を検証する。
本研究では、MeSO-netの298箇所の観測点の強震観測記録を使用した。使用した地震記録は、2018年１月1日から2020年12月31日の緯度35度から36.5度、経度140度から141.5度、震源深さ36kmから97km、Mj6.1から5.2の10地震である。レシーバー関数の計算手法については、強震観測記録から水平動の東西成分と南北成分を座標変換して、目視抽出したP波初動時間の-0.50秒から5.13秒間の記録を使用し、上下動に対する Radial成分のレシーバー関数を計算した。また、理論グリーン関数はHaskellの行列を用いて計算した。P 波速度、S波速度、層厚、密度の値は、J- SHIS (NIED, 2019)の深部地盤データの値を使用した。
本研究の結果では、関東平野の中央から広範囲にPS-P時間が1.45秒から1.65秒となる地域が広がっている。北東部では、千葉県下総地域から茨城県の霞ヶ浦に向かってPS-P時間が短くなっており、地震基盤震度が浅くなっていくことが考えられる。千葉県房総半島では、西側の中央部に向かってPS-P時間が長くなる傾向があり、最も長い地点ではPS-P時間が2.20秒で、その地点を中心に地震基盤深度が深くなっていることが考えられる。東京都、埼玉県、神奈川県では関東山地でPS-P時間が短くなっており、経度139.5度あたりで隣り合う観測点のPS-P時間の時間差が0.25秒以上の変化が見られ、西側で急激に地震基盤深度が浅くなっていることが考えられる。
J-SHISの地震基盤深度の精度を検証するため、理論値を求め、そのPS-P時間と観測値のPS-P時間の差を求めた。時間差が0秒であった地点が多い地域は千葉県千葉市、千葉県柏市、茨城県南部、東京都大田区、関東山地である。時間差が0秒から±0.10秒の地点が千葉県、茨城県、東京都では約半数あり、埼玉県、神奈川県では約７割である。しかし、千葉県、茨城県南東部ではJ-SHISの地震基盤深度が深く推定されている傾向があり、茨城県南西部、埼玉県、東京都、神奈川県では地震基盤深度が浅く推定されている傾向があることが分かった。さらに、千葉県中部、千葉県の多古町とその周辺、東京都23区と埼玉県の南部、東部では、時間差がほぼ±0.25秒から±0.45秒と大きい。
また、求めたレシーバー関数からPS変換波を検出する際に、PS変換波の読み取りが困難であった観測点があった。PS変換波の現れやすさは地震基盤面のインピーダンスコントラストに一因があるため、J-SHISのS波速度構造モデルを参考に、堆積構造の主に三浦層群(Vs=1500m/s )に着目した。PS変換波が顕著に現れた地点とそうでない地点のS波速度構造モデルを比較すると、千葉県上総地域と神奈川県横浜市とその周辺では、PS変換波の読み取りが不明瞭である地点の三浦層群の厚さが約1100mを超える傾向があり、三浦層群が厚いことから、基盤とのインピーダンスコントラストが小さく、PS変換波が顕著に現れにくいと考えられる。それ以外の地点の比較では、三浦層群の厚さに顕著な違いは見られず、PS変換波の不明瞭さは地震計の設置環境における人為的なノイズによる影響やその他の要因があることが考えられる。
本研究より、レシーバー関数のPS-P時間と理論値のPS-P時間の差が大きい地域では、今後も地震基盤深度の検証を行なっていく必要があるが、千葉県下総地域や茨城県の特に顕著なPS変換波が得られた地域では、本研究の結果の信頼性が高く、また理論値とのPS-P時間の差はほぼ０秒から±0.20秒である。このことから、本研究ではJ-SHISの地震基盤深度は概ね妥当であることを明らかにした。しかし、観測値と理論値のPS-P時間が大きかった地域は、PS変換波の読み取りが不明瞭な地域と同じであった。それら地域での本研究の結果は信頼性が薄く、推定が難しい地域ではないかと考えられる。そのため、J-SHISの地震基盤深度の妥当性を示すことも難しい。
本研究では、MeSO-netの298箇所の観測点の強震観測記録を使用した。使用した地震記録は、2018年１月1日から2020年12月31日の緯度35度から36.5度、経度140度から141.5度、震源深さ36kmから97km、Mj6.1から5.2の10地震である。レシーバー関数の計算手法については、強震観測記録から水平動の東西成分と南北成分を座標変換して、目視抽出したP波初動時間の-0.50秒から5.13秒間の記録を使用し、上下動に対する Radial成分のレシーバー関数を計算した。また、理論グリーン関数はHaskellの行列を用いて計算した。P 波速度、S波速度、層厚、密度の値は、J- SHIS (NIED, 2019)の深部地盤データの値を使用した。
本研究の結果では、関東平野の中央から広範囲にPS-P時間が1.45秒から1.65秒となる地域が広がっている。北東部では、千葉県下総地域から茨城県の霞ヶ浦に向かってPS-P時間が短くなっており、地震基盤震度が浅くなっていくことが考えられる。千葉県房総半島では、西側の中央部に向かってPS-P時間が長くなる傾向があり、最も長い地点ではPS-P時間が2.20秒で、その地点を中心に地震基盤深度が深くなっていることが考えられる。東京都、埼玉県、神奈川県では関東山地でPS-P時間が短くなっており、経度139.5度あたりで隣り合う観測点のPS-P時間の時間差が0.25秒以上の変化が見られ、西側で急激に地震基盤深度が浅くなっていることが考えられる。
J-SHISの地震基盤深度の精度を検証するため、理論値を求め、そのPS-P時間と観測値のPS-P時間の差を求めた。時間差が0秒であった地点が多い地域は千葉県千葉市、千葉県柏市、茨城県南部、東京都大田区、関東山地である。時間差が0秒から±0.10秒の地点が千葉県、茨城県、東京都では約半数あり、埼玉県、神奈川県では約７割である。しかし、千葉県、茨城県南東部ではJ-SHISの地震基盤深度が深く推定されている傾向があり、茨城県南西部、埼玉県、東京都、神奈川県では地震基盤深度が浅く推定されている傾向があることが分かった。さらに、千葉県中部、千葉県の多古町とその周辺、東京都23区と埼玉県の南部、東部では、時間差がほぼ±0.25秒から±0.45秒と大きい。
また、求めたレシーバー関数からPS変換波を検出する際に、PS変換波の読み取りが困難であった観測点があった。PS変換波の現れやすさは地震基盤面のインピーダンスコントラストに一因があるため、J-SHISのS波速度構造モデルを参考に、堆積構造の主に三浦層群(Vs=1500m/s )に着目した。PS変換波が顕著に現れた地点とそうでない地点のS波速度構造モデルを比較すると、千葉県上総地域と神奈川県横浜市とその周辺では、PS変換波の読み取りが不明瞭である地点の三浦層群の厚さが約1100mを超える傾向があり、三浦層群が厚いことから、基盤とのインピーダンスコントラストが小さく、PS変換波が顕著に現れにくいと考えられる。それ以外の地点の比較では、三浦層群の厚さに顕著な違いは見られず、PS変換波の不明瞭さは地震計の設置環境における人為的なノイズによる影響やその他の要因があることが考えられる。
本研究より、レシーバー関数のPS-P時間と理論値のPS-P時間の差が大きい地域では、今後も地震基盤深度の検証を行なっていく必要があるが、千葉県下総地域や茨城県の特に顕著なPS変換波が得られた地域では、本研究の結果の信頼性が高く、また理論値とのPS-P時間の差はほぼ０秒から±0.20秒である。このことから、本研究ではJ-SHISの地震基盤深度は概ね妥当であることを明らかにした。しかし、観測値と理論値のPS-P時間が大きかった地域は、PS変換波の読み取りが不明瞭な地域と同じであった。それら地域での本研究の結果は信頼性が薄く、推定が難しい地域ではないかと考えられる。そのため、J-SHISの地震基盤深度の妥当性を示すことも難しい。