南アフリカ大深度鉱山における超高周波までの地震学-1cmから200mまで。

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18253003
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中谷 正生 The University of Tokyo, 地震研究所, 准教授 (90345174)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 真吾 東京大学, 地震研究所, 教授 (20202400) ; 三宅 弘恵 東京大学, 地震研究所, 助教 (90401265) ; 五十嵐 俊博 東京大学, 地震研究所, 助教 (10334286) ; 加藤 愛太郎 東京大学, 地震研究所, 助教 (20359201) ; 佐野 修 東京大学, 地震研究所, 教授 (20127765)
• Keywords: 地震 / 大深度地下 / 地殻・マントル物質 / 防災 / 国際貢献 / AE / 微小破壊 / 高周波

Research Abstract

南アフリカの大深度金鉱山の中でも、集中的な地震活動が起こる大規模な地質構造に対して、周辺の地下坑道から多数のボアホールを掘削し、微小破壊により発生する高周波数の弾性波を検出するアレー観測網を構築中である。高感度歪み計1を埋設し25Hz連続収録を開始した。170kHzまでの超高周波の微小破壊を高感度で検出するAEセンサ3台、25kHz3軸加速度計を埋設し、500kHzトリガ収録システムで観測を開始した。200k)Hzまで十分なSNをもつ微小破壊イベントが検出され、波形記録からP波およびS波を明瞭に同定することができた。震源は、近い将来に大きな地震の発生される大規模地質構造付近に決定された。このような従来の硬岩での高周波観測を1桁上回る世界初の成果である。
AEセンサの岩盤へのさまざまな音響結合方法を室内で実験し、グリースを結合剤として、固定先岩盤の緩みに影響されないで安定した圧着力を維持する低剛性のアダプタを開発、また、平な孔底をえるための特別仕様のパーカッションドリリングビットを開発、良好な音響結合をえることに成功した。
歪み観測の広帯域化のために開発された高速応答の歪み計の高温使用での安定性の問題を、内部磁気センサの励起タイミングの変更や、外壁との拘束に温度膨脹係数の低い接着剤を使用することで解決し、50度の環境で再現性よく安定に静的歪みがとれること、また、動的歪みに対して1kHz以上の追随を示し、ステップレポンスが大きなリンギングを示さないことが確認できた。