5−1 微動アレー探査の原理

地球の表面は地震の無いときでも絶えず揺れている。その揺れで人間に感じ取ることのできないような非常に小さい揺れのことを微動という。一般に周期1秒以下で卓越する微動は主に、車両、工場などの振動によって発生し、振幅には明瞭な日変化がある。このような短周期の微動を、常時微動と呼んでいる。一方、主に周期が1秒以上の微動は、風、波浪、気圧などの自然現象によって発生し、それらの現象の変化に応じて振幅が変化する。このような長周期の微動を、古くから脈動と呼んできたが、最近は“長周期微動”あるいは“やや長周期微動”と呼ぶようになった。

微動は時間的にも、空間的にも変化する振動現象であるが、弾性論的には、実体波(P波、S波)や表面波(レイリー波、ラブ波)の集まりである。通常われわれが観測できる微動は、複雑な微動源、伝播経路、観測場所などの地下構造情報を実体波や表面波の形で含んでいる。ところで、微動の発生源は主に地表面や海底面にあることを考えると、微動の中では、実体波より表面波の方が優勢なはずである。この優勢な表面波を利用し、地下構造を推定する手法として微動アレー探査法が開発された(岡田、1990)。

表面波には波の周期(周波数)によって伝播速度が変わる、いわゆる分散性の性質がある。この分散性は地下構造に密接に関係する。従って表面波の分散、すなわち表面波の周期(周波数)と伝播速度の関係が分かれば、原理的には、それから地下構造を推定することができる。その推定の手順は、

@ 地表に面的に展開した群列地震観測網(Seismic array network;以下アレーと略記)による微動の観測

A アレー直下の地下構造の情報を含む表面波を分散の形(位相速度―周期の関係)で検出

B その分散を逆解析し、その分散をもたらした地下構造の推定

からなる。

なお、微動アレー探査で推定される地下構造は、平行層で近似され、各層の物性値は主にS波速度で与えられる。

以上のように微動アレー探査は、表面波の分散性から地下構造を推定する探査法である。

本調査では、微動の上下動成分を観測する。したがって探査に利用する表面波はレイリー波となる。