エレクトロサイスミック現象を用いた地下探査法の基礎的研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11875223
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 牛島 恵輔 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (00038001)
• 研究分担者: 水永 秀樹 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (40226246)
• キーワード: 電気地震(ES)現象 / 地震予知 / 火山噴火予知 / 流動電位 / 圧電効果 / 地震応力 / 水圧破砕 / 地下探査

研究概要

エレクトロサイスミック(ES:Electro-Seismic)現象は、地震波によって大地に誘起される電磁気応答の現象であり、古くから種々の分野で研究されている。特に近年では、大規模な地震発生の前兆現象として、極めて大きな流動電位(SP;Streaming Potential)が発生する事例が沢山確かめられており、ギリシャのVAN法としても有名である。一般に、将来的地熱発電として世界中で注目されている高温岩体発電(HDR;Hot Dry Rock Geothermal Power Generation)のためには、高温で乾燥した岩体中に水圧破砕(Hydraulic fracturing)によって地下深部に多数の亀裂面を人為的に造成した後、蒸気抽出のための生産井をこれらの亀裂面に的中するように掘削する必要がある。著者らは、このような地下亀裂面の造成および進展に伴って発生するES現象を観測するために、現在では流体流動電位法(FFT;Fluid Flow Tomography)と呼ばれている(空間、時間)の4次元探査法を研究開発し、このシステムを電力中央研究所の雄勝地区のHDR計画へ適用してみた。その結果、水圧破砕実験時に発生する微小地震(AE;Acoustic Emission)の信号よりもはるかに速くES信号が発生し、地表面からの観測で十分検出できることを確認した。したがって、本研究では、高価な弾性波探査装置に代わる手法として、まず弾性波発生時のES信号をパソコンを用いて高精度に検出できるES観測システムを試作した。次いで、このES信号の計測システムを用いたフィールド実験によって、電磁波の波動現象を利用して、実際に地下構造を推定できることを確かめた。さらに、従来の地震探査装置を利用して比較実験を行った。その結果、ES現象は地震波動(P波)よりもはるかに速く伝播し、電気地震探査装置は実際に地下浅部の高精度探査へ適用できることを検証した。

研究成果

• [文献書誌] Yunus,D.,Ushijima,K.: "Integrated geophysical studies of the Ulubelu field."Proc.World Geothermal Congress. 1071-1076 (2000)
• [文献書誌] Ushijima,K.: "Exploration of potential fractures by water injection."Proc.World Geothermal Congress. 3097-3102 (2000)
• [文献書誌] Kaieda,H.,Ushijima: "Ogachi HDR reservoir evaluation by AE and SP."Proc.World Geothermal Congress. 3755-3760 (2000)
• [文献書誌] Ushijima,K.,Mizunaga,H.: "3D Modeling and inversion of Fluid Flow Tomography"Proc.World Geothermal Congress. 3945-3950 (2000)
• [文献書誌] 水永秀樹,牛島恵輔: "TEM法とMT法のジョイントインバージョン"物理探査学会学術講演論文集. Vol.102. 203-207 (2000)
• [文献書誌] 牛島恵輔,水永秀樹: "飛行船を用いた地雷探査システムの開発"物理探査学会学術講演論文集. Vol.103. 141-145 (2000)