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サイミックスモニタリング

岩盤・自然地震

「サイスミックモニタリング」は、弾性波を常時計測することにより、地下の地層の状況変化を監視しようとする手法です。
何らかの原因、例えば岩盤内の亀裂などにより発生した弾性波は、高感度のセンサーで計測することができます。 センサーからの信号を常時計測することにより、亀裂の位置や変化を迅速に把握し、安全性確認に活かすことができます。

ここでは、その例として「岩盤モニタリング」と「自然地震観測」について紹介します。

■ 岩盤モニタリング

地下の強固な岩盤を利用して各種の大規模な貯蔵施設が建設されています。 例えば、「久慈」「菊間」「串木野」に建設された石油地下備蓄基地、「倉敷」「波方」に建設中のLPG地下備蓄基地などがあります。 このような地下施設では、その周辺岩盤の健全性を確認する目的で、サイスミックモニタリングが有効です。
すなわち、微小破壊に伴い発生する弾性波を貯槽の周辺に配置した高性能センサーで常時監視し、 それらのデータから破壊の発生時刻と場所を特定することにより、崩落の発生やその規模など岩盤の状況を把握することが可能になるからです。
具体的には、上図に示すように、貯槽(タンク)の周辺に受振器孔を設け、その孔底にセンサー(ここでは3C受振器)を設置し常時観測を行います。 このデータを解析することで、微小破壊を検出します。

岩盤モニタリング

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■ 自然地震観測

微小地震観測は、広い意味のサイスミックモニタリングと言えます。自然地震はその規模(マグニチュード)に応じて

 
  • 1) 極微小地震 : マグニチュード 1未満 (体には感じられない)
  • 2) 微小地震 : マグニチュード 1以上 3未満
  • 3) 小地震 : マグニチュード 3以上 5未満
  • 4) 中地震 : マグニチュード 5以上 7未満
  • 5) 大地震 : マグニチュード 7以上

のように分類されます。

また、特にマグニチュードが負の値になる規模のものは、低周波AE(アコースティックエミッション)と呼ばれます。 一般に「AE」は、物質の破壊や変形に伴い放出される弾性波であり、キロヘルツオーダーの高周波帯域で観測され、物質内部の状況把握に利用されます。 先に説明した「岩盤モニタリング」では、このような規模の振動を扱います。
微小地震観測は、「AE」に比べより規模の大きい自然地震を対象とした観測を意味します。

全国的な地震観測網である「Hinet」((独)防災科学技術研究所による高感度地震観測網)は、その典型的なものです。 これに対し、より物理探査的な目的で微小地震観測が行われることもあります。 例えば地熱地域において断層構造や破砕領域を把握するために微小地震観測が実施されます。 またある小さい地域を対象として、環境モニタリングとしても実施されます。 この例としては、生産中の地熱発電所周辺やダム周辺、原子力発電所周辺などの微小地震観測があります。
近年の観測では、上図に示すように僻地の観測点でもGPS衛星から高精度の時刻情報を得てタイムスタンプ付のデータを常時記録する方式が用いられます。 このデータは、人為的に回収したり、電話回線経由でリアルタイムまたは、準リアルタイムで伝送する方式で常時観測が行われます。

また日本近海においてそのポテンシャルが大きく期待されているメタンハイドレート資源に係る開発技術の一つとして、メタンハイドレートが存在する深海域において三成分データの受振を可能としたOBC(海底設置型受振ケーブル)の開発を行っておりメタンハイドレート産出試験において本OBCシステムを用いたモニタリングが実施予定です。

上記、各種モニタリング技術の応用として、深海底の鉱物資源探査を目的とした文部科学省の基盤ツール開発として、VCSVertical Cable Seismic)システムを開発中です。今後、大学などの組織により開発中の他の基盤ツールとの組み合わせによる探査手法の確立を目指しています。

自然地震観測

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