京都大学防災研究所年報 第 56 号 B 平成 25 年 6 月
Annuals of Disas. Prev. Res. Inst., Kyoto Univ., No. 56 B, 2013

大阪堆積盆地における微動H/Vスペクトルの多点観測による盆地速度構造モデルの検証
Performance Check of the Velocity Structure Models Using Microtremor H/VSpectral Ratios in the Osaka Sedimentary Basin

浅野公之・岩田知孝・関口春子・宮腰 研(1)・西村利光(1)Kimiyuki ASANO, Tomotaka IWATA, Haruko SEKIGUCHI,
Ken MIYAKOSHI(1) and Toshimitsu NISHIMURA(1)(1) 一般財団法人地域地盤環境研究所(1) Geo-Research Institute, Osaka, Japan
Synopsis
Microtremor H/V spectral ratio is analyzed to obtain the observational information forperformance-checking and improving the three-dimensional velocity structure model of
the Osaka sedimentary basin. Microtremor was observed at 100 strong motion stations inand around the Osaka basin. The observed peak period of H/V spectral ratio reflects thebedrock depth beneath the observed site. We identified areas where we need revise themodel by comparing the observed H/V spectral ratios with the theoretical
Rayleigh-wave R/V ratios from the present three-dimensional velocity structure models.

キーワード: 大阪堆積盆地，単点微動観測，H/Vスペクトル比，三次元速度構造モデル
Keywords: Osaka sedimentary basin, microtremor observation, H/V spectral ratio,
three-dimensional velocity structure model

1.

はじめに

大阪堆積盆地では，これまでも多くの活断層調査や地下構造調査のための物理探査（反射法地震探査，

大阪堆積盆地は，主に花崗岩からなる基盤岩に形微動探査，ボーリング調査など）が行われてきてお成された北東－南西方向に長軸を持つ楕円形に近いり，それらの物理探査情報や地質情報を統合するこ盆地構造の上に，主として約300万年前以降の大阪層とにより，盆地の基盤形状と堆積層の三次元速度構群からなる厚さ約1～3kmの堆積層によって覆われ造モデルが提案・改良されている（例えば，香川ら,ている．大阪堆積盆地の端部は有馬－高槻構造線や1993; 堀川ら, 2003; Iwata et al., 2008; Iwaki and Iwata,

生駒断層帯，中央構造線などの活断層によって形成2011）．また，大阪堆積盆地内及び周辺の既存の強されており，盆地内部には上町断層帯が大阪府内を震・震度観測点において多数の地震波形記録が収集ほぼ南北の走向で分布している．このような都市直され，堆積盆地内における地震動伝播・増幅特性の下の活断層帯で将来発生する大地震の強震動を予測把握や地下構造モデル高度化のための解析に用いらするには，各種の活断層調査などに基づく震源断層れている．のモデル化や活動履歴，平均変位速度などの把握に本研究では，これら既存の速度構造モデルの検証加え，断層帯周辺を含む対象領域内での高精度な地及びさらなる改良に資するため，大阪堆積盆地のう下構造モデルが必要である．

ち大阪平野及び周辺に位置する既設強震・震度観測― 117 ―点100地点で単点微動観測を新たに実施し，そのH/Vスペクトル比を求め，既往の三次元地下構造モデルとの比較検討を行った．

LS-7000XT及びバッテリ等が入っている．
市街地での観測であるため，観測点近傍での通過交通量が多いなど，記録されたデータの質が十分でないと判断した9地点については，測定場所を見直す

2.

単点微動観測とともに微動の収録時間を1時間以上として，2011年11月29日から12月2日にかけて再観測を実施した．

単点微動観測を実施した地点をFig. 1（○印）及び本研究で観測された微動波形例をFig. 2に示す．

Table 1に示す．100地点のうち73地点は大阪府震度情報ネットワークの観測点であり，このほかに気象庁
計測震度計観測点9地点，独立行政法人防災科学技術研究所のK-NET 11地点及びKiK-net 5地点，大阪府咲洲庁舎，独立行政法人港湾空港技術研究所六甲アイランド観測点で実施した．
地震計はLennartz Electronic製の速度計LE-3D/20s(固有周期20s，減衰定数0.707，感度1000V/(m/s))，収録装置は白山工業製LS7000-XTを用いた．収録装置のゲインは0dB，分解能は24bitとし，サンプリング周波数100Hzで3成分の微動を収録した．現地での観測は2011年8月25日から10月6日にかけての日中に実施し，各地点で微動を30分以上連続収録した．また，

Photo 1 Microtremor observation at a strong motion

測定地点の地理座標をハンディGPS で計測した．観station in the Osaka sedimentary basin

測実施状況の例をPhoto 1に示す．この地点では，写真中のハンドホール内に既設震度計センサーがあり，白い 円筒 状の もの が本 微動 観測 に使 用し た速 度計
LE-3D/20s ， 手 前 の プ ラ ス チ ッ ク ケ ー ス の 中 に はFig. 1 Map showing the microtremor observation

Fig. 2 The raw observed microtremor waveforms atsites with its predominant period of H/V spectral

JMA EBE station in the Kansai International Airport

ratio (circles: this study, triangles: others)(The red colored portions are used for calculating
H/V spectral ratios)― 118 ―

Table 1 List of microtremor observation sites in this study (coordinates given in WGS84)

3.

H/V スペクトル比の解析から2012年度にかけて大阪平野内15地点で実施した連続微動観測（Asano et al., 2012）のうち4観測点単点微動観測により得られた微動波形記録から観（UEMC09：尼崎市武庫之荘，UEMC10：豊中市旭丘，

測場所近傍の交通振動等によるノイズ部分を目視でUEMC11：天王寺区夕陽丘町，UEMC15：大阪市西区

除き，81.92秒間のタイムウィンドウを10区間以上抽立売 堀） にお ける 連続 記録 （地 震計 ：東 京測 振製

出した．それら各タイムウィンドウの微動波形記録

VSE-15D6，収録装置：白山工業製LS-8800）から抽のフ ーリ エ振 幅ス ペク トル を求 め， 周波 数軸 上で出した記録も追加して解析した．これらの地点はFig.

Konno and Ohmachi (1998)の手法により平滑化した．

1に△印で示されている．したがって，解析対象観測NS成分とEW成分の二乗和をフーリエ振幅スペクト

点数は110である．Fig. 3に全地点での平均H/Vスペク

ルの水平成分とし，水平成分と上下成分のスペクトトル比を黒実線，各タイムウィンドウのH/Vスペクトル比（H/V）を得た．最後に各区間のH/Vスペクトルル比を細実線で示す．

比のアンサンブル平均を求め，観測微動H/Vスペクト

上記の解析で得られた各観測点での観測H/Vスペクトル比から，卓越周期を読み取った．各地点でのル比とした．
解析では本研究でデータを取得した上記100地点

観測微動H/Vスペクトル比の卓越周期をFig. 1の地図に加え，2010年度に大阪平野南部6カ所（YNG：泉大上にカラーで示す．これにより，大阪堆積盆地内で津市夕凪，HAT：堺市中区八田荘，HKS：堺市東区の卓越周期の空間分布を把握できる．例えば大阪市

日置荘，HBK：羽曳野市羽曳が丘，IBK：和泉市い内では，此花区や港区など大阪港周辺で周期7秒前後，ぶき野，TMK：堺市南区富蔵）で実施された微動ア

上町台地上では，都島区や東淀川区で約3秒，中央区レイ観測（吉見ら, 2011）の中心点付近で行った3成や天王寺区で約4～5秒と地域により異なっており，

分微動観測の記録（地震計：東京測振製VSE-15D6，観測点直下の基盤深度の違い（例えば，宮腰ら, 1997）

収録装置：白山工業製LS-7000XT）および2010年度を反映しているものと考えられる．

― 119 ―

Fig. 3 Observed microtremor H/V spectral ratios (bold: average; thin: each time window; triangle: predominantfrequency) compared with synthetic Rayleigh wave R/V ratios and velocity structure models at each site (blue: Iwataet al., 2008; magenta: Iwaki and Iwata, 2011; red: Horikawa et al., 2003; green: Osaka prefectural government, 2005)― 120 ―

Fig. 3 (continued)― 121 ―

Fig. 3 (continued)― 122 ―

Fig. 3 (continued)― 123 ―

Fig. 3 (continued)― 124 ―

Fig. 3 (continued)― 125 ―

4. 既往の大阪堆積盆地三次元速度構造モデ
ルの検討

モデル（大阪府, 2005）は，盆地内外の断層によって対象領域をブロック分割することにより，逆断層による基盤の急変構造を表現している．堆積層部分は観測微動H/Vスペクトル比と既存の大阪堆積盆地大阪層群及び神戸・二上層群によって構成され，大速度構造モデルから計算される理論Rayleigh波基本阪層群の物性値は堆積年代と埋没深度の関数（堀川モードの楕円率（以下，R/V比）を比較した．既存のら, 2003）によって漸増的に得られる．堆積年代の分

大 阪 堆積 盆 地 速 度 構造 モ デ ル と して ， Iwata et al.

布は，各地点における鍵層（Ma10，Ma3，Ma-1，福(2008)のモデル（大大特2006モデル），Iwaki and Iwata

田火山灰層，松山－ガウス境界）の深度を内外挿す(2011)のモデル，堀川ら（2003）のモデル（産総研2003

ることによって与えられている．

モデル），大阪府（2005）のモデル（大阪府2004 モデル）の4つを検討した．

大阪堆積盆地においては，先行研究によって，基盤深度と微動H/Vスペクトル比の卓越周期の間に比大大特2006モデル（Iwata et al., 2008）はKagawa et

例関係があることが知られている．例えば，宮腰ら

al. (2004)をもとに，新たな探査情報を加えて構築さ（1997）は卓越周期T (s)と基盤深度z (km)に関する経れたモデルである．地震基盤の深度分布はスプライ

験式
z = 0.218Tン関数によって表現されている．堆積層は一定の物性値（P波及びS波速度，密度）をもつ3つの層で表現(1)を提案している（ただし，1.0T6.0）．

され，各層の層厚は基盤深度に比例するように係数

まず，本研究で微動を観測した100地点のうち，そが与えられている．Iwaki and Iwata (2011)のモデルは，のサイトにおいてボーリング調査により基盤深度がIwata et al. (2008)のモデルを初期モデルとし，中規模直 接 調 べ ら れ て い る 4 地 点 （ OSKH01 ， OSKH02 ，

地震記録を用いた波形インバージョンによって改良

OSKH05，JMAEBE）について，観測微動H/Vスペク
トル比と速度構造モデルにもとづく理論Rayleigh波されたモデルである．
産総研2003モデル（堀川ら, 2003）及び大阪府2004

基本モードR/V比を比較した（Fig. 4）．KiK-netの3

Fig. 4 Comparison of observed microtremor H/V spectral ratios (bold: average; thin: each time window) with synthetic
Rayleigh wave R/V ratios and velocity structure models at four sites where their bedrock depths (horizontal arrows)
are reported by boring surveys (blue: Iwata et al., 2008; magenta: Iwaki and Iwata, 2011; red: Horikawa et al., 2003;
green: Osaka prefectural government, 2005)― 126 ―

地点におけるボーリング調査結果は，KiK-netのWEB

つかの観測点では速度構造モデルによる理論R/V比

サイトで公開されている土質柱状図を参照した．関との比較は行っていない．Fig. 3を見ると、多くの観西国際空港に関しては，KIX18-1コアの調査結果（水測点で既存の速度構造モデルは観測H/Vスペクトル谷ら, 2008）を参照した．理論Rayleigh波のR/V比は，比の特徴を説明しているものの，モデルによる再現各観測点直下の一次元構造を三次元速度構造モデル性が十分ではなく改良を要する観測点もみられるこから抽出し，Disper80（Saito, 1988）によって計算しとがわかる．

た．本来は，微動の水平成分にはRayleigh波のほかに次に，観測H/Vスペクトル比と理論Rayleigh波基本Love波も含まれているが，ここでは，簡単のため微モード楕円率の卓越周期の差違の空間分布を把握す

動のH/V比はRayleigh波基本モードのR/V比で説明でるため，観測微動H/Vスペクトル比の卓越周期T0obsきると仮定し，その卓越周期（ピーク周期）に着目と計算されたRayleigh波基本モードR/V比の卓越周して議論を行う．

期T0calの比T0obs/T0calを計算した．ここでは，代表例とFig. 4をみると，4つの速度構造モデルにおける基盤深度はそれぞれ少しずつ異なっているが，図中のして大阪府2004モデル及びIwaki and Iwata (2011)モデルとの比較結果を示す．

矢印で示された実際の基盤深度に近い基盤深度をもFig. 5（左）は大阪府2004モデル，同図（右）はIwakiつモデルが，より適切に観測微動H/Vスペクトル比のand Iwata (2011)モデルである．観測微動H/V比とモデ卓越周期を説明している．このことから，本研究で

ルR/V比の卓越周期比は，大阪府2004モデルで0.60～観測した微動H/Vスペクトル比が，その地点における2.27倍，Iwaki and Iwata (2011)モデルで0.68～2.45倍の基盤深度の情報を有していることが確認できたため，違いが見られた．いずれのモデルも観測を大局的に各地点での観測微動H/Vスペクトル比を用いて大阪はよく説明している．盆地北部の上町断層帯上盤側

堆積盆地速度構造モデルの検討を進めることとした．

は大阪府2004モデルの方が比較的良好といえる．こFig. 3には大大特2006モデル（青），Iwaki and Iwata

れは，上町断層帯による基盤の段差構造がモデルで(2011)モデル（紫），産総研2003モデル（赤），大阪考慮されているためと考えられる．南部の湾岸部で府2004モデル（緑）での観測点直下の一次元速度構

はIwaki and Iwata (2011)の方がやや良好である．いず造及びそれから計算されたRayleigh波基本モードのれのモデルにおいても，盆地南東部の泉北・羽曳野

R/V比を観測微動H/Vスペクトル比（黒）に重ねてそ丘陵や盆地北端部の北摂地域では，モデルR/V比の卓れぞれ示している．モデル領域外になっているいく

越周期が観測微動H/Vスペクトル比の卓越周期に比Fig. 5 Spatial distribution of T0obs/T0syn for the velocity structure models by Osaka prefectural government (2005) (left)
and Iwaki and Iwata (2011) (right)― 127 ―べ長く，モデルの基盤深度が実際より深めに設定さ災担当部署，消防本部，教育委員会等，大阪府警察れている可能性が示唆される．また，四条畷市など

西淀川警察署，気象庁大阪管区気象台，関西航空地

生駒断層帯近傍の盆地端部においても顕著なずれが方気象台，大阪航空測候所，国土交通省大阪航空局，みられる．以上のような領域では，速度構造モデル独立行政法人防災科学技術研究所など多くの関係機の改良が必要とされる．

関にご協力をいただいた．独立行政法人産業技術総また，盆地端部や基盤急変部近傍においては，波合研究所活断層・地震研究センターの吉見雅行博士，動場の二次元・三次元的な効果が微動H/Vスペクトル堀川晴央博士，竿本英貴博士，独立行政法人建築研比に影響を及ぼす可能性も考えられる．例えば，微究所国際地震工学センターの林田拓己博士には，い動H/Vスペクトル比の振動方向依存性などを確認す

ろいろとご議論頂いた。以上，記して感謝する．本る必要がある．しかし，上林ら（2009）は大阪堆積研究は平成22～24年度文部科学省委託研究「上町断盆地南部の泉南地域を対象とした分析を通じて，微層帯における重点的な調査観測」（研究代表者：岩動H/Vスペクトル比は地震基盤の傾斜構造に対する田知孝）の一部として実施した．

頑健性をもつことを指摘しており，それが大阪堆積参考文献

盆地内の他の地域でも成り立つのであれば，本研究のように一次元構造の仮定のみであったとしても，基盤深度を検討する上での問題は大きくはないと期

上林宏敏・川辺秀憲・釜江克宏・宮腰待される．

則（2009）：傾斜基盤構造推定における微動H/Vス

研・堀家正

ペクトルの頑健性とそれを用いた大阪平野南部域

5.

おわりにの盆地構造モデルの改良，日本建築学会構造慧論文集，第74巻，第642号，pp. 1453-1460．

大阪堆積盆地における地盤速度構造モデルの検証

大阪府（2005）：平成16年度大阪平野地下構造調査

及びさらなる改良に資するため，大阪平野及び周辺に関する調査成果報告書.に位置する既設強震・震度観測点100地点で単点微動香川敬生・澤田純男・岩崎好規・南荘観測を新たに実施した．それらのH/Vスペクトル比を大阪堆積盆地における深部地下構造のモデル化，第求め，その卓越周期を既存の堆積盆地速度構造モデ

22回地震工学研究発表会講演概要，pp. 199-202．

ルから計算される理論Rayleigh波基本モードR/V比関口春子・吉見雅行・浅野公之・堀川晴央・竿本英の卓越周期と比較した．大阪堆積盆地においては，

貴・林田拓己・岩田知孝（2013）：大阪堆積盆地3淳（1993）：

詳細な速度構造モデルの作成が継続的に進められて次元速度構造モデルの開発, 日本地球惑星科学連きており，多くの地点において既存の速度構造モデ

合2013年大会予稿集，SSS33-P01．

ルは観測微動H/Vスペクトル比の卓越周期をよく説

堀川晴央・水野清秀・石山達也・佐竹健治・関口春明することを確認した．従来のモデルにおいて情報子・加瀬祐子・杉山雄一・横田が十分ではなかったと考えられる泉北・羽曳野丘陵

倉隆伸・岩淵や北摂地域，生駒断層帯近傍などにおいて，堆積盆（2003）：断層による不連続構造を考慮した大阪堆地速度構造モデルの改良が必要とされる地点が明ら積盆地の３次元地盤構造モデル，活断層・古地震研

裕・末廣匡基・横洋 ・ 北 田 奈 緒 子 ・ Arben Pitarka

究報告，第3号，pp. 225-259．

かとなった．
「上町断層帯における重点的な調査観測（研究代水谷崇亮・池田俊文・江村剛・田端竹千穂・岡本

表者：岩田知孝）」において，本研究で取得した微憲三・岩根清信（1998）：関西国際空港2期空港島

動H/Vスペクトル比のほかに，大阪堆積盆地内におけ深層ボーリング（KIX18-1）調査実施速報，土と基る反射法地震探査，ボーリング調査，微動アレイ探礎，第56巻，第1号，pp.36-39.

査，レシーバー関数解析によって得られた情報を統宮腰合し，既存の産総研2003モデルや大阪府2004モデル

男（1997）：大阪堆積盆地における深部地盤構造のをもとに，大阪堆積盆地の新しい三次元地盤速度構モデル化（その2），第24回地震工学研究発表会講造モデルが構築された（関口ら, 2013; 吉見ら, 2013）．

演論文集，pp.33-36．

研・香川敬生・越後智雄・堀江佳平・澤田純

吉見雅行・浅野公之・関口春子・林田拓己・堀川晴謝

辞央・竿本英貴・岩田知孝（2013）：大阪堆積盆地三次元地盤速度構造モデルの改良，日本地球惑星科学

現地での微動観測は，一般財団法人地域地盤環境連合2013年大会予稿集，SSS33-16．

研究所の皆様に実施いただいた．大阪府危機管理室，

吉見雅行・関口春子・浅野公之・堀川晴央・岩田知

大阪府内各市町村及び兵庫県西宮市の危機管理・防孝・木村治夫（2011）：大阪平野南部における微動― 128 ―アレイ探査，日本地球惑星科学連合2011年大会予稿

target area: Case study of the Osaka basin, Japan, Bull.

集，SSS023-P26．

Seismol. Soc. Am., Vol. 94, No. 4, pp.1353-1368.

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horizontal and vertical components of microtremor,

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