[S16] AM-1

[S16-06] The effect of the complex shape of the basin edge structure to the microtremor Horizontal-to-Vertical spectral ratios by numerical analysis

*Shinichi MATSUSHIMA¹, Zhiwei LIU², Jun'ichi MIYAKOSHI³ (1. DPRI, Kyoto University, 2. Former Department of Architecture and Architectural Engineering,Graduate School of Engineering, Kyoto University, 3. Ohsaki Research Institute, Inc.)

平成7年（1995年）兵庫県南部地震の際にみられたように、盆地端部のように地下の地盤・基盤構造が急激・複雑に変化する場所では、盆地境界の形状によりその周辺の地震動特性に影響を与える。従って、地震動による被害を軽減するためには、地下の地盤・基盤構造と地震動特性との関係を把握することが必要である。一方、常時微動は比較的容易に観測ができ、地下の地盤・基盤構造を推定する経済的な手法の一つであり、多点を観測するのが容易なことから空間分布を調査することに長けており、地震動の空間分布との関係を検討するのに利用できるとすれば有用である。これまで、京都盆地、特に東山との盆地東部の境界部での盆地端部における微動水平上下スペクトル比（MHVR）にみられる方位依存性および形状と盆地端部における基盤の段差構造との関係を調べるために、京都盆地において微動観測を実施してきた（松島・宮腰, 2022）。この観測で得られた観測MHVRについて考察をすることに繋げるために、基盤の段差構造の形状との関係についてパラメトリックスタディを行った。基盤の段差構造の形状に関するパラメトリックスタディについては、Hamabe et al. (2019)などにおいて神戸市域を念頭に行われている。本研究では京都市消防局防災対策室(2002)においてコンパイルされた1998年からの調査結果を参考に、盆地端部における基盤段差構造について5種類の二次元モデルを作成し。これらのモデルに対し、数値解析MHVRを計算し、基盤段差構造の形状とMHVRの特徴の関係を整理した。5種類のモデルは、(a)垂直、(b)傾斜(21.8°)、(c)傾斜(11°)、(d)二段、(e)途中逆断層とした（Fig.1）。モデルは、盆地内を深さ200mの1層とし、基盤と合わせて2層速度構造モデルとした。モデルの物性値については、京都市消防局防災対策室(2002)の結果を参考にして、盆地内はVp=2000m/s、Vs=630m/s、ρ=2000kg/m³、基盤はVp=4500m/s、Vs=2500m/s、ρ=2500kg/m³とした。基盤段差構造モデルの作成とメッシュ化はCUBIT(https://cubit.sandia.gov/)を使用した。計算には、EFISPEC3D（De Martin, 2011）を用いた。モデルサイズは5種類ともに長さ20km、幅20km、深さ12kmとし、最小メッシュサイズは盆地内で166m、基盤で500mとしてメッシュ内にGauss–Lobatto–Legendre（GLL）ノードを5x5x5=125点を配置することで有効振動数を3.8Hzとした。入力関数としては、継続時間1sの双曲線正接関数の1階微分とし、拡散波動場理論（Sánchez-Sesma et al., 2011、Matsushima et al., 2014）に基づいて数値解析MHVRを計算した。加振点と同じ場所での応答を計算し、応答を入力関数でデコンボリューションしてグリーン関数を計算した。継続時間は20秒とした。その結果、基盤構造の違いより、盆地境界からの距離が同様でも、理論MHVRの形状や振幅特性が大きく違うことが分かった。特に、傾斜モデル（b、c）の場合は傾斜角によらず、MHVRのピークはなだらかであり方位依存性が顕著ではないこと、二段モデル(d)では踊り場部分では方位依存性が顕著に現れること、途中逆断層(e)では逆断層部分で深くなった部分の影響で方位依存性が現れることが分かった。
参考文献：
De Martin, Florent, 2011, Verification of a spectral-element method code for the southern California earthquake center LOH.3 viscoelastic case, Bull. Seismol. Soc. Am., 101(6), 2855-2865, doi:10.1785/0120100305.
Hamabe, Ryota. et al., 2019, A Study on the Influence of the Basin Edge Structure to the Characteristics of the Basin-Edge Effect, Proceedings of the 27th International Union of Geodesy and Geophysics General Assembly.
浜辺亮太・他, 2019, 盆地端部における地震動特性に関する研究, 日本地球惑星科学連合2019年大会予稿集, SSS13-29.
京都市, 2002, 平成１３年度　地震関係基礎調査交付金　京都盆地の地下構造に関する調査成果報告書,（地震調査研究推進本部, Ｈ１４　京都市：京都盆地の地下構造https://www.hp1039.jishin.go.jp/kozo/KyotoCty7frm.htm）.
松島信一・宮腰淳一, 2022, 京都盆地における観測微動水平上下スペクトル比と基盤構造との関係, 日本建築学会大会学術講演梗概集（北海道）, 21039, 77-78.
Matsushima et al., 2014, The Effect of Lateral Heterogeneity on Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio of Microtremors Inferred from Observation and Synthetics. Bulletin of the Seismological Society of America, 104 (1), 381–393, doi: https://doi.org/10.1785/0120120321
Sánchez-Sesma, Francisco J., et al, 2011, A theory for microtremor H/V spectral ratio: application for a layered medium. Geophysical Journal International, 186, 221-225, https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2011.05064.x