地下水が地震波速度に与える影響を制御震源と地震計アレイ観測を組み合わせて解明する

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精密に制御された人工震源装置と地震計アレイを用いて、降雨に伴う地震波走時の時間変化を観測した。降雨に伴う走時変化が特に顕著な後続波について、パーティクルモーションと群速度解析により、到達している波の種類を特定し、2.8秒付近に到達し（速度に直すと1.1 km/s）水平成分が卓越する波をラブ波、3.8秒付近に到達し（0.79 km/s）鉛直面内でレトログレードを示す波をレイリー波と特定できた。これらの地震波の走時変化は、降雨量に対して指数関数で減衰する応答を見せた。この際、2つの波群ではその応答感度と減衰の時定数が顕著に異なり、ラブ波はレイリー波の約1.5倍の感度を持ち、時定数はラブ波では20日、レイリー波では10日が卓越していることがわかった。これらをアレイ直下での地下水位、近傍河川の水位の降雨に対する応答と合わせて解釈した。河川水位の応答には地震波の応答よりずっと速い数日とラブ波の変化相当の20日程度の成分が混在する一方で、地下水位は4m程度の深さで、これらに比べてきわめてゆっくりと変化していることが分かった。河川水位の二つの成分は典型的な地表流出成分と地下水流出成分であり、ラブ波が地下水流出成分をよく反映している一方で、レイリー波は地表流出成分の影響を受けていることを示唆している。地下水の地震波速度変化への影響について、複数の弾性定数が別々の応答をしている様子が捉えられているものと考えられる。