見えない地下を診る――驚異の物理探査

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著者:公益社団法人物理探査学会

出版社:幻冬舎

分類:地理学・地誌学

出版日:2022/1/28

 

一般読者向けに物理探査について広く浅く書かれた入門書。それぞれの手法を実際に適用するには巻末で紹介されている物理探査に関する手引きやハンドブックを参照する必要があるが、全体像を眺めるにはこれぐらいがちょうどよい分量かもしれない。

 

地震探査】

資源探査が目的の場合は地震波探査、建設や土木の分野の場合は弾性波探査という場合が多い(25頁)

屈折法地震探査

地下数百m程度の比較的浅い範囲(126頁)

折れ線(走時曲線)の最初の部分の傾きの逆数は表層のP波速度になり、屈曲点以降の傾きの逆数は基盤の速度になります(127頁)

反射法地震探査

反射法地震探査の分解能は精度がよくても1m程度(114頁)

均質な基盤岩の内部では明瞭な反射面が得にくく、(反射法地震探査では)活断層の変位量がわからない(116頁)

建設分野ではそれ(地下数kmの深さにある石油貯留層の探査)に比べると浅い深度数百m以浅が対象となり、浅層反射法地震探査と呼ばれる(129頁)

表面波を用いる探査

(表面波の)伝播速度は主として地盤のS波速度構造に依存していて、波長の短い表面波は地下の浅い部分の影響を、波長の長い表面波は地下の深い部分の影響を受けます(132頁)

表面波(レイリー波)の速度はその波長(速度と周波数との比)の三分の一の深さまでのS波速度を反映する(132頁)

微動探査

微動探査は、いわば自然の振動を利用した表面波探査である(134頁)

表面波探査では20m以深の探査は容易ではありませんが、数十mよりも深い所の探査には微動探査が適しています(134頁)

 

【電気探査】

比抵抗法探査

低比抵抗領域は、間隙が多く水がたくさん溜まっている所と考えられますし、そういう所は透水性も高く水が流れやすいといえます。ただし、粘土が含まれて低比抵抗になっている場合は、透水性は低くなります。一方、高比抵抗領域は、水が少なく透水性も低くて水の流れを遮る所と考えることができます。(45頁)

(比抵抗法電気探査や電磁探査は)反射法地震探査が苦手とする基盤岩が露出している地域での調査が可能(116頁)

比抵抗値の範囲は、密度や地震波速度に比べて桁違いに大きい(145頁)

四つの電極を一列に一定間隔で地表面に設置し・・・電極A-B間に電流Iを流し、地面に生じるM-N間の電位差を測定します。(中略)四極法と呼ばれています。(中略)電極間隔を変えることにより、深さ方向の比抵抗分布を求めることができます。(146頁)

 

【電磁探査】

地中を伝わる電磁波はその地層の比抵抗の影響を受けるため、自然に発生した電磁波や人工的に発生させた電磁波を測定することで地下の比抵抗分布を調べることができます(153頁)

 

【地中レーダー(高い周波数の電波を使う方法)】

地中レーダーは、電磁探査に比べるとずっと高い10メガHz以上の周波数の電波を使います。(中略)地中レーダーの場合は、地下の誘電率の違いを捉えています。(中略)このような(=水を多く含む地層や泥炭などの有機質土のように電波の減衰が大きい)場合が想定されるときは、地中レーダーの適用をよく検討しなければなりません。(164頁)

地下浅部の地下構造を高い分解能で探査できる(165頁)

 

リモートセンシング(光を使う方法)】

人工衛星を用いて地表面から反射・放射される光の周波数帯域の電磁波(可視・近赤外域/熱赤外域)を観測することにより、広域を探査する(166頁)

(自然の電磁波を受ける)受動型リモートセンシングでは、可視・近赤外熱赤外域と呼ばれる高周波帯域を利用します。(中略)自らが電磁波を放出して地面からの反射を観測する能動型リモートセンシングでは、大気中の雲などを通過する三ギガHz程度のマイクロ波が使われます。(167頁)