地震は地球が誕生して以来、毎日どこでも起こっています。地震の主な理由は、収束または発散プレートの動きの主要な構造境界です。マントル内の対流により、プレートは海上を航行するようにリソスフェア上で互いに移動します。多数の地震 (約 90%) と火山噴火は、太平洋の「リング オブ ファイア」と呼ばれるゾーンで発生します。
プレートの動きにより、一連の海溝と火山帯があります。最も地震活動が活発な地域のもう 1 つ (地震の総数の 5 ～ 6%) はアルピード ベルトで、西は地中海から東はヒマラヤまでの範囲です)。トルコとイランはアルピード ベルトの西部に位置し、インド北部は東部に位置しています。
地震は、質量振り子配置を備えた電子システムである地震計によって世界中で記録され、2 つの水平方向 (NS、EW) と 1 つの垂直方向 (Z) の地震動を記録します。地震計の記録は「地震記録」と呼ばれ、地球の特徴の一種です。心臓の心電図（EKG）と同じように地球の地動でもあります。地震による人工構造物や生命への影響を軽減し、自然災害から身を守るためには、地震波形の詳細な特徴を理解する必要があります。特徴から地震メカニズムの詳細を理解するのは難しい…地球科学者にとっては長く険しい道のりだ…
1900 年代の初めに、地震学者は地震を記録し始めました。一方、地震学者は、数学と物理学を使用して、地震動 (地震記録) の分析から地球構造を抽出することで方法を改善しました。長い道のりを経て、19世紀末に地震動のシミュレーションが開始されました。地震シミュレーション研究の目的は、地震前、地震中、地震後の被害軽減を軽減するために、地震動の特性を実際のものに近づけることです。
エンジニアリング アプリケーションのための地動の解析とシミュレーション
過去 20 年間で、高品質の地震動記録が世界中で利用できるようになりました。したがって、地震ハザード研究は、地震工学のアプリケーションにとって重要になっています。地震災害を評価し、軽減するための最も重要な鍵は、可能な限り現実に近い地震動の予測です。地震発生前に被害者を減らし、建物を倒壊させる被害評価の第一歩です。図 1 に示すように、一般的に地動予測には 2 つのプロセスがあります。
最初に、地震または工学的基盤の地動をシミュレートします。この目的のために、ソース情報と地殻速度構造を使用します。これらは、ソース効果とパス効果と呼ばれます。地震・工学基盤の波形を求めた後、堆積物中の土壌効果を評価するために、周波数領域の各周波数におけるサイト増幅係数を基盤の運動に乗じることにより表面運動を計算することができます。最後に、逆フーリエ変換を適用することにより、時間領域での表面運動が得られます。
地震動の振幅は、震源、経路、場所の影響という 3 つの主要な影響によって制御されます。その中でも、サイト効果は、局所的な地質および土壌条件による建物への損傷に主な役割を果たしている場合があります。地震動の重要な特性、特に振幅、周波数成分、および持続時間は、現地の条件によって影響を受ける可能性があります。 1985 年のミチョアカン (メキシコ)、1995 年の神戸 (日本)、1999 年の Kocaeli と Duzce (トルコ)、2014 年のイキケ (チリ) と長野 (日本)、2015 年のゴルカ (ネパール) 、2016年熊本（日本）。地震動の推定や減災にはサイト効果の検証が欠かせません。
局所地震ハザード研究の重要なポイントの 1 つは、地表から地震または工学的基盤までの 1D 速度構造の定義です。これは、建物の地震動の影響を推定するためにサイトの応答を知るために必要です。局所的な地質は、地震動の特徴を大幅に変更し、大地震の際に観測される被害の不規則な分布を制御します。したがって、浅い低速層は、地域内の地震動増幅の変動に関与しています。土壌構造の不均一性、層間の速度インピーダンスの違い、共鳴効果、盆地の下の層の不規則な地形、表面地形の影響、非線形の土壌挙動、断層の形状、および S 波速度 (Vs) の横方向の変動が変動を引き起こします。地震動増幅の研究
これらの影響のほとんどは簡単には判断できず、包括的な研究が必要です。一方、地震時の強震動特性を推定するためには、表層付近の Vs 構造を推定することが重要である。 1 次元 (1D) の土壌プロファイルは、地震データや周囲の騒音の記録を使用して垂直方向の土壌構造やボアホールの検層を取得するなど、さまざまな地球物理学的手法によって取得できます。土壌構造の 1D 仮定は広く受け入れられており、簡単に実装できます。微動のアレイ探査は、Vs 構造の推定に数個の地震計を備えた単純な円形アレイのみが必要なため、1D Vs プロファイリングで非常に人気が高まっています (図 2)。微動が鉛直センサーによって記録される場合、微動はしばしばレイリー波の分散特性を持つと見なされます。さらに、地震の地動からの表面波群速度分散曲線を使用して、震源層からサイトの下の工学的基盤または地震基盤までの深部堆積物および地殻の水平 1D 速度構造を決定できます。地域の詳細な 3D 速度情報がない場合、おおよその 1D 速度構造を決定することは、地震ハザード研究のためにより信頼性の高いシミュレーション結果を生成するのに役立ちます。
例:2014 年 5 月 24 日の Gokceada (北エーゲ海) 地震 (Mw 6.9、トルコ北西部) のシミュレーション
トルコは、ユーラシア、アラビア、アフリカの 3 つの主要な構造プレートの間に位置しています。東でのユーラシア-アラビア大陸衝突とエーゲ海での拡張体制の結果、アナトリアプレートは北アナトリア横ずれ断層系と東アナトリア横ずれ断層系の間で西に逃げます。 3.
北アナトリア断層帯 (NAFZ) は、地球上の重要な右横ずれ断層の 1 つです。ユーラシア プレートとアナトリア プレートの間の長さは約 1,200 km です。トルコ東部から始まり、マルマラ海をほぼ東西方向に切断し、西のエーゲ海まで伸びています。NAFZ は年間約 25 mm の均一な滑り速度を持ち、蓄積された地震エネルギーを大地震で放出します。 (M>7).
私たちの研究地域は、トルコ北西部のマルマラ地方の西部に位置しています。したがって、マルマラ地方は、トルコの 7 つの地理的地域 (エーゲ海、黒海、中央アナトリア、地中海、東アナトリア、南東アナトリア地域) の中で最も面積が小さく、急速に成長している国の一部をカバーし、主要な金融および産業を網羅しています。世界で最も人口の多い都市の 1 つであるイスタンブールを含むセンター。マルマラ地方は破壊的な地震に見舞われており、世界の自然災害の主要な研究地域であるスーパーサイトとして選ばれました。歴史的記録は、破壊的な地震が頻繁にこの地域を訪れたことを示しています。前世紀では、1912 年 8 月 9 日のムレフテ (Mw 7.3) 地震が西部で発生し、1999 年 8 月 17 日のコジャエリ (Mw 7.4) がこの地域の東部で発生しました (図 3)。 Gokceada 地震 (2014 年 5 月 24 日、Mw 6.9) もこの地域の西部に影響を与えました。
私たちの決定論的数値シミュレーションは、ほとんどのステーションで波形の高周波部分をうまく再現しました (図 4)。この研究では、2014 年のギョクセアダ地震の信頼できる合成地震動を計算するために、強震観測所での 1D S 波速度構造モデルを提供します。これらの地下モデルは、マルマラ海の NAFZ に沿った将来の大地震による強い地震動の予測に有効に使用できます。
低周波をシミュレートするために工学的岩盤の下に適切な 1D 深部速度構造を準備することの重要性は、2014 年のギョクセアダ地震の 1D 地震動シミュレーションによって強調されています。ローカル サイト効果は、合成高周波地震記録 (図 5) でほとんど正常に生成されました。一方、特殊な現場では1Dシミュレーションでは十分な結果が得られません。観測所の下に地震速度の低い厚い堆積物盆地があるサイトでは、局所的に閉じ込められた波が生成されるため、1D シミュレーションでは生成できないゆっくりとした大きな表面波が発生する可能性があります。
これらの調査結果は、2014 年 5 月 24 日のトルコ北西部のゴクセアダ (北エーゲ海) 地震 (Mw 6.9) のブロードバンド地震動シミュレーションと題された記事で説明されており、ジャーナルの地震工学誌に掲載されています。この作業は、東京工業大学 (旧)、チャナッカレ オンセキズ マート大学 (現在) のオズレム カラゴス によって主導されました。
