海溝型地震と内陸型地震で、振動はどう違う？

質問

海溝型地震と内陸型地震では、振動はどう違うのでしょうか？

これらの地震によって発生する地上での振動は、単に振幅が違うのでしょうか？
それとも、縦揺れと横揺れのような差があるとか、含まれる周波数成分が違うとか、でしょうか？

ちなみに私は機械系の技術者なので、少しは振動工学の勉強をしたことがあります。

回答No.2

moto_koukousei · ベストアンサー

全くの素人なので詳しいことはわかりませんが、参考になればと思い回答します。

以下に回答する内容は、下記のwebサイトを見て私が断片的に理解した気になっていることであって、誤解があるかもしれません。　詳しくは、webをご覧ください。
http://www.k-net.bosai.go.jp/k-net/gk/publication/1/I-5.3.3.html
http://www.k-net.bosai.go.jp/k-net/gk/publication/index1.html
「強震動の基礎 ウエッブテキスト2000版」(木下繁夫（防災科学技術研究所）・大竹政和（東北大学教授） 監修)　すごく詳しく、そして網羅的な説明だと思います。目次から項目をクリックしてページを開き下まで読んだら、下にある前ページ、次ページで選べます。主要な図はクリックで拡大表示可能です。

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(1)地震を海溝型、内陸型に分けて考える前に、震源の状態と観測地の状態を分けて考えた方が良いと思います。　地震波は単に伝播し減衰するだけではなくて、途中で増幅したり、周波数も変わります。振動が持続する時間でも延長することがあります。（実体波(P波、S波)、表面波(レイリー波、ラブ波)、盆地境界で二次的に発生し堆積層内で発達する表面波に長周期波動がでる）観測地地表での地震動を考える場合には、震源のこと以外に多数の要素が絡みます。　海溝型、内陸型に分けて観測地の地震動を考える場合は、震源距離も重要です。特に内陸型の場合比較的浅いところに震源があると、途中の地殻構造に大きく影響されてしまいます。海溝型の場合でも、プレート境界型の場合は第三のプレートにある観測地では状況が違います。　このサイトの下に動画があります。地震動の時間経過(各地のリアルタイム震度)を図示しているのです。観測地によって状況はまったく違うことがわかります。震度だけでなく、揺れの方向や周波数成分も場所と時間で違います。http://www.sdr.co.jp/110311tohoku-eq/20110311tohoku2.html

(2)震源の状態は直接観測できません。色々なデータや観測を理論や推測で推し量ることになります。海溝型は内陸型よりも大きい地震が多いと言われます。死者が出た地震津波災害とマグニチュードの関係を見るとそうも見えます。http://www.hinet.bosai.go.jp/about_earthquake/PNG/fig6.6.png　しかし、海溝型は震源距離があるので被災地では地震動が減衰していることもあります。内陸型は浅いことと観測地のそばにあるので観測されやすいこともあります。　沈み込むプレート境界のアスペリティが大きくずれる時に大きな地震が送るのですが、それ以外にも多数の小地震が起きていると思います。

(3)アスペリティがずれる時には大きな地震となります。M7以上の大地震ではいくつもの地震の複合になっています。一つ一つの断層破壊は、急激な進行と停滞を交えながらぎくしゃくと進行します。同じ震源断層面でもすべり量も均一ではないし、また断層破壊が急激に停止するときには強い地震波が放射され、地震波形に「ストッピング・フェイズ」として現れます。（すべり量が大きい場所と地震波エネルギーを強く放射する場所は必ずしも一致しません。複雑な断層破壊過程と地震波エネルギーの放射も複雑です）
http://www.k-net.bosai.go.jp/k-net/gk/publication/1/I-5.3.2.html
http://www.k-net.bosai.go.jp/k-net/gk/publication/Sect-1/Fig5.3.2-1.JPG
震源断面を性格の異なるところに分けて見た場合、すべり速度が大きい（立ちあがり時間が短い）ほど、破壊伝播速度が大きいほど大振幅の地震波が放射されます。（すべり量が大きくて面積も広くても、すべる速度が遅く、破壊されすべる箇所が伝播する速度が遅ければ、地震波は放射されないか、小さくなります）　地震波は多くの周波数成分を含みますが、S波（せんだん波）でみると、断層面の広がりが大きいほど長周期の成分が増加します。海溝型に大地震が多いということからすると震源では海溝型に長周期の地震波が多いともいえるでしょう。（本当は断層面の広がりの問題です）http://www.k-net.bosai.go.jp/k-net/gk/publication/1/I-5.2.4.html　　http://www.k-net.bosai.go.jp/k-net/gk/publication/Sect-1/Fig5.2.4-1.JPG
震源断層からある周波数の波が放射されると、破壊の進行方向では振幅が大きくなり、また周波数が高くなる。破壊が遠ざかる側では、逆に小振幅、低周波となります。（ディレクティビティ効果といいます。断層破壊が高速で伝播するために、地震波の振幅が方位によって異なってしまうためです。　http://www.k-net.bosai.go.jp/k-net/gk/publication/1/I-5.3.1.html　）
（伝搬先で地表に出たり、盆地構造で反射したりすれば、周波数や振幅は複雑に変わります。振動の基礎です）

観測地の地震動を推定するモデル研究もされています。
http://criepi.denken.or.jp/research/news/pdf/den417.pdf

液状化するような土壌のあるところでは、かなり変わった地震動になると思います。

津波の問題は別です。

質問にはないのですが、海溝型や海洋プレートよりも下と思えるところにも震源はあります。海洋プレート内地震あるいはプレート内地震　http://www.jishin.go.jp/main/chousa/02oct_miyagi_keijo/f03-1b.htm　　http://www.jishin.go.jp/main/kyoshindo/05dec_miyagi/f12.pdf　（海洋プレートは厚みがないです）

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『海溝型地震と内陸型地震では、振動はどう違う』とは一概にいえないのでしょう。
震源での振動は、断層破壊の伝播速度、断層破壊の広がりで大きく違う。大きな地震では長周期の地震波が増加する傾向があるものの、その後の伝搬経路（方向や媒体の状態）で周波数成分も振幅も変わってしまう。特に地表の観測地ではその付近（周囲）の地盤構造の影響が多い。おおよその傾向でいえば、大地震が多い海溝型地震が遠くからきた場合は長周期が多く、直下10kmで発生する内陸地震では上下動・短周期の多い地震波となるのでしょうか。
（振動の周波数(波長)によって減衰率が違います。　http://www.google.co.jp/url?sa=t&source=web&cd=1&sqi=2&ved=0CBkQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.engineering-eye.com%2Frpt%2Fr031_jishin200511%2Fpdf%2F0356A.pdf&rct=j&q=%E9%95%B7%E5%91%A8%E6%9C%9F%E3%80%80%E6%B8%9B%E8%A1%B0%E3%80%80%E4%BC%9D%E6%90%AC&ei=BE29TZmJKoOcvgOx2tnSBQ&usg=AFQjCNGzxZIVgyG148LjuLkTH3Gie6Y_zA&cad=rja　）

お礼

ありがとうございます。

回答No.1

iwatyann

振動については解らないですが、海溝型はプレートのぶつかりによるストレスですが　内陸型は活断層によるものです。
今回は海溝型ですので　津波被害があります。
阪神・淡路は断層型（内陸）ですので　双方の地震波を研究されればわかると思います。
内陸型のＭサイズは１ランク少ないですが　被害が足元で起こるため　大きくなると思います。
海溝型はＭサイズが今回のように大きいので　被害範囲が広くなります。

お礼

回答ありがとうございます。
確かに、実際の地震のデータを調べるというのが端的な調査方法ですね。