JP3214624B2 - 地質学構造の変形を監視して、地球力学的事象を予測する方法 - Google Patents

地質学構造の変形を監視して、地球力学的事象を予測する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、地質学的空間の短期の変形変化を監視し
て、地域における地震や地滑べりなどの地震性事象を予
測する方法に関する。この方法は： （ａ）多数の観察井戸を使用して地域のエリアにわたる
相当数のロケーションでの帯水層内の一つ以上のパラメ
ーターＸ、Ｙ、Z....の測定を異なる時間で（ｔ＝０、
ｔ＝t1）で実行する； （ｂ）得られた測定値を基礎として、そして以下の公式
を用いて各ロケーションと各パラメーターＸ、Ｙ、
Z....の相対的変形係数ｅを計算する； et1＝Ｘｔ＝０/Xｔ＝t1（１）;et1＝Ｙｔ＝０/Y
ｔ＝t1（１）;et1＝Ｚｔ＝０/Zｔ＝t1（１）.... ここで Ｘｔ＝０、Ｙｔ＝０、Ｚｔ＝０は、時間ｔ＝０（基準
時間）における各々のパラメーターＸ、Ｙ、Ｚの値であ
る； Ｘｔ＝t1、Ｙｔ＝t1、Ｚｔ＝t1は、時間ｔ＝t1におけ
る各々のパラメーターＸ、Ｙ、Ｚの値である； （ｃ）計算されたｅ値を基礎として各パラメーターＸ、
Ｙ、Z...のｅ等高線の等高線図を準備し、そして準備さ
れたその等高線図を使用して、潜在的地震の危険に関す
る短命変形構造を識別するステップを有する。
地質学的観察は、地殻での体積変形が増加した内力、
または応力−歪みの圧密、または膨張のいずれかの地下
構造の形成と破壊を連続的に起こすことを示した（Vart
anyan−Kulikovの効果）。そのような構造は通常は月日
の単位で形成されるか、破壊され、そしてそれらは一般
に変形の短命構造と呼ばれる。
そのような短命構造は地球上の全てで現れ、そしてそ
れらは周期的に数百、時には数千平方キロメートルの面
積に及ぶかも知れない。
上述のように、変形の短命構造は、連続的に、即ち地
質学的に静穏期中にも、そして通常は混沌として、形成
されては、破壊される。
リアルタイムで発達し、そして水界パラメーターの地
下変化を通じて表現される地殻の空間的体積応力−歪み
状態の微小変化は、一般に水分地質学的変形（HGD）フ
ィールドと呼ばれる。
HGDフィールド発達の視覚化は特別の設備と手続きの
適用に基づく。
1.10-7から1.10-9までの程度の大きさの地下構造の相
対的変形の測定を可能にする方法と装置が、変形の短命
構造の監視と研究に関連して使用するために開発されて
いる。
その発明は以下のステップから成ることを特徴とす
る： （ｄ）潜在的地震の危険に関わるものとして識別された
各構造の相対的変形パラメーターDeを計算する、前記De
パラメーターは以下のように定義される ここでe1、e2、e3、...、en-1とenは構造のｅ等高線の
ｅ値である、 s1、s2、s3、...、sn-1とsnは各々等高線e1、e2、
e3、...en-1とenにより区切られたエリアである、 Srefは基準エリアである、 erefは基準ｅ値である、そして ｎは正の整数である； （ｅ）以下のように定義される地震発生のパラメーター
を計算する Ae＝∂De/∂ｔ（３）、そして （ｆ）DE−ｔ図とAem−ｔ図を準備する、ここでｍは正
の整数、後者の図のピークの頂点を通る補助曲線を描
く、そして可能な未来の地震の事象の時期を予測するた
めの根拠として二つの結果として生じる図を組み合わせ
て用いる。本発明の方法は、未来の可能な地震事象の時
期、マグニチュード、そして位置とを予測する可能性を
提供する。特に、強くて、破滅的な地震事象、即ち4.5
以上のマグニチュードＭを有する地震事象を予測するこ
とが出来ることは非常に価値がある。
本発明は、広大な地域のHGDフィールドを監視するこ
とにより、変形の短命構造の状態と発達とを査定して、
未来の地震事象を予測することが可能であるという発見
に基づく。
従って、地震事象前の期間中に、変形の短命構造の大
きさと前記構造内の内力の強度とは増加する、それによ
り未来の震源地ゾーンの範囲内に明確な実体を形成する
ことが出来る。
本発明は、変形の与えられた短命構造に対するDe曲線
とAem曲線との両方が、強くて、破滅的な地震の事象に
つながる内力の構造の範囲内での蓄積中に特有のコース
をとること、そして前記二つのコースの組み合わせが、
高精度で、即ち日単位で、未来の可能地震事象の時期を
予測するために使用出来るという更なる発見に基づく。
本発明の方法の基礎は専用観察井戸のシステムであ
る、それはパラメーターＸ、Ｙ、Z...の測定値を収集す
るために使用される。従って、その観察井戸はパラメー
ターＸ、Ｙ、Z...の測定を実行するように設計された測
定装置を備えている。
個々の観察井戸は全データを自動的に記録、記憶、そ
して処理することが出来る中央自動データ処理ユニット
に接続されるのが望ましい。望ましくは、本発明のステ
ップｂ）からｆ）は前記データ処理ユニットにより実行
される。
その観察井戸は、個々の地質学的構造と地殻運動ブロ
ックとの動的特性を考慮してその地域にわたって配置さ
れる。望ましくは、少なくとも一つ以上の観察井戸が各
中間構造に使用される。地震活動地域において、望まし
くは少なくとも一つ以上の井戸が10,000平方キロメート
ルのエリアに使用されるが、プラットフォーム地域や他
の安定地域においては、少なくとも一つ以上の井戸が4
0,000平方キロメートルのエリアに使用される。
その測定パラメーターＸ、Ｙ、Z...は、水位、水圧、
溶解化学物質の濃度、化学物質の平衡、気体の濃度、水
温、水の電導性、水密度、地震ノイズ、電磁波放出、重
力変化、またはその他のものなどのいかなる測定可能パ
ラーメーターであっても良い。
溶解化学物質の例は、Cl-、F-、SO4 2-、そしてLi+で
ある。
気体の例は、CO2、He、メタン、H2S、そしてRn（ラド
ン）である。
ｅ値を決定するために一つ以上のパラメーターの測定
が使用される時、個々のパラメーターはそれらの相対的
適合性に関して評価される。その評価は、経験、歴史的
データの分析、そして使用された異なる測定方法の測定
不確定性に関する知識を基にして本発明の方法の使用者
により行われる。
本発明の好適形態は測定パラメーターとして水位ｈを
用いて、次の公式を用いてｅを計算することを特徴とす
る、 et1＝h0/ht1 （４） ここでh0はｔ＝０における水位である、そして ht1はｔ＝t1における水位である。
計算されたｅ値は等高線図を作成するために使われ
る。その等高線図は、ｅ値が決定されるロケーション間
を補間し、そして続いてｅ等高線を描くことによる伝統
的方法で準備される。
準備されたその等高線図は、監視される地域の範囲内
の潜在的地震の危険がある短命変形構造を識別するため
に使用される。その識別は構造の等高線パターンの一時
的発達とその等高線パターンのｅ値のマグニチュードと
の観察を基に行われる。統一体から大きく外れるｅ値を
有する等高線パターンは、基準時間ｔ＝０と比較する
と、大きい変形が対応する構造で起こることを示す。
それで、DeとAe値が、潜在的地震の危険に関するもの
として識別される各構造に対して計算される。
計算されたDeとAeとの値は、それで、各々（ｔ、De）
図と（ｔ、Aem）図とで時間の関数としてプロットされ
る。
望ましくは、望ましくは、Aem−ｔ図、ここでｍは偶
数の正の整数である、が使用される、そしてより望まし
くはAem−ｔ図、ここでｍは２、または４である、が使
用される。
上述のように、De曲線とAem曲線の両方は特有のコー
スをとる、それは二つの曲線が組み合わせにて見られる
時、ａ）地震事象が起こるかどうかを、そしてｂ）もし
そうならば、前記事象の時間を予測することを可能にす
る。
前記二本の曲線の状況は、部分的に公式（２）で使用
されたｅ値の数に依存する。故に、同数のｅ値がDe曲線
の各De値の計算で使用されなければならない。但し、De
曲線がこの方法で決定されると、その一般的コース、故
にその特有のコースは公式（２）で使用されたｅ値の数
に依存しない。
地域における変形の潜在的に危険な短命構造に対する
DeとAem曲線とは、地域内のHGDフィールドの一般的状況
が連続的に変化するとき、連続的に監視されるべきであ
る。従って、その瞬間は、地域の通常減少する内力を有
する構造だけでなく増加する内力を有する構造を含み、
そして一定期間を超えて上昇するDe値を有する潜在的に
危険な構造の内力は危機的レベルに到達することなく減
少し始めるかも知れない。また、構造の圧密の変形率は
時間の関数として大いに変化する。
構造に対するDeとAemとの曲線とが地震性事象が起こ
ることを示す場合に、前記事象の近似的位置、即ち震源
地を決定できる。地震性事象の震源地は、膨張の短命構
造の軸方向ゾーン、または一方が膨張し、そして他方が
収縮している変形の二つの比較例接近して位置する短命
構造から成る地域の場合、前記二構造間の高内力勾配の
インターフェースゾーンのいずれかと一致する。
いかなる場合においても、地域の地球の地殻が、例え
ば断層を含むと、その震源地はその断層ゾーンの範囲内
に位置する傾向があるので、震源地を決定するときに
は、問題の地域の地殻条件が考慮されるべきである。
更に、予測された未来の地震事象の内力はパラメータ
ーDeのマグニチュードから査定できる。従って、De値が
高ければ高いほど、そのマグニチュードＭもより高くな
る。
以下で、本発明は図を参考にして更に詳細に説明され
る、ここで 図１は同コースをとる典型的De曲線の二つの例を示
す、 図２は典型的Aem曲線の例を示す、 図３−５は、異なる三日間の、1988年のSpitak地震が
発生した地域の等高線図を示す、 図６はSpitak地震が発生した期間のDe−ｔ図を示す、 図７はSpitak地震が発生した期間のAe2−ｔ図を示
す、その図はピークの頂点を通って描かれた補助曲線Ｅ
で補足される、 図８−16は、異なる九日間の、1969年のLoma Prieta
地震が発生した地域の等高線図を示す、 図17はLoma Prieta地震が発生した期間のDe−ｔ図を
示す、 図18はLoma Prieta地震が発生した期間のAe2−ｔ図を
示す、その図はキークの頂点を通って描かれた補助曲線
Ｅで補足される、 図19はSpitak地震が発生した期間のKe−ｔ図を示す、 図20はSpitak地震が発生した期間のKe′−ｔ図を示
す、 図21−29は、Spitak地震が発生した期間中の異なる九
日間のΔgav−Ke図を示す。
以下でDeとAem曲線を解釈する方法が図１と２を参考
にして更に詳細に説明される。
上述のように、De曲線とAem曲線の両方とも地震が蓄
積され間の特有のコースを有する。
以下で、未来の地震の時期が前記曲線からいかに決定
されるかが説明される。
図１から分かるように、De曲線は観察される構造の範
囲内の内力の蓄積に相当する局面Ａで増加する。局面Ａ
の終わりに、De曲線はｔ＝tsで局部的最大値LMに達し、
その後De曲線は局面Ｂの第一段階の間に鋭く、且つ顕著
に減少する。局面Ｂの最後の段階においては、問題の構
造の性質により、De曲線は漠然と減少するか、または鋭
く上昇するかも知れない。局面Ｂの終りに、即ちｔ＝te
において、地震が発生する、そして経験的データは、局
面Ｂの持続期間は約３日から約10日間であることを示し
ている。
局面Ｂの期間中に、構造の内力抵抗限度に達し、そし
てその構造の亀裂が開始する。
図２から分かるように、Ae2曲線は時間と共に次第に
増加する高さと時間と共に次第に縮小する間隔とを有す
る多数の高ピークから成る。そのピーク間に位置する期
間に、そのAe2パラメーターの比較的小さな値だけが発
生している。
上述のように、ｍが２、または４であるAem曲線が使
用されるのが望ましい。そのような曲線は、測定ノイズ
のためのエラーの影響を低減するために、使用される、
それはピーク間に位置するAeの値に影響を及ぼす。これ
らの値は通常１よりも小さい。２、または４のｍ値は更
にピークの高さを増し、そのAe値は通常１よりも高い。
また、正の値のみを有する曲線を使用するのが便利であ
る。
Aem曲線のピークの物理的意味は、これらの瞬間にお
ける問題の構造の変化率が特に高いということである。
もし曲線がピークの頂点を通って描かれるならば、ほぼ
指数関数のコースをとる曲線が得られる（曲線Ｅ、図
２）。正接の方向が垂直である（Ｅ曲線の部分Ｓ）Ｅ曲
線の部分は、De曲線の局所最大値LMに相当する、故にＥ
曲線のポイントＳに対応する時間から、即ち、ｔ＝tsか
ら、地震が、経験的に示されるように、約三日から約十
日迄の期間の範囲内で発生する。
上述のように、De曲線とAem曲線とは、未来の地震事
象の時期の確かで、正確な予測をするために、組み合せ
にて使用されなければならない。従って、上述された一
般的コースをとるDe曲線は前記一般的コース内で不規則
なジグザグパターンを表し、そして対応して、そのDe曲
線は、局面Ｂの第一段階のために間違っているかも知れ
ない多数の鋭い減衰を表すので、そのDe曲線単独ではそ
のような予測をするための十分な根拠とはなり得ない。
De曲線の上述のジグザグパターンは、引力の影響（毎
日の潮の変動）や、気圧の影響などの小さなマグニチュ
ードの変動の影響のためであるが、De曲線の一般的コー
スは内因性の影響、即ち構造の伸縮のための構造の範囲
内の内力の蓄積により決定される。
構造の状態の監視と査定において、考慮されるべきで
ある何等かの影響、即ち結果として生じる影響がその構
造に及ぼすものがあれば、それは個々の自然と人類の活
動による影響の合計であり、そしてそのDeパラメーター
は正確に前記の結果として生じる影響への構造の応答を
表す。
人類の活動による影響の例は、地殻構造に及ぼす圧力
を増加する高圧ダムの影響、そして地殻構造からのオイ
ル、ガス、そして他の流体の抽出を含む。
本発明と関連して、表現「短期変化」は、変化が日か
ら月の期間で構造の範囲内で発達することを意味する。
更に、用語「De曲線」と「Aem曲線」とはDe−ｔ図の
曲線とAem−ｔ図の曲線とを各々示す。
本発明は更に、地域内での緩やかな「地震」、長期膨
張、岩の塑性変形、そして沈下事象などの長期地球力学
的プロセスを監視する方法に関する、上記方法におい
て： （ｏ）多数の観察井戸を使用してその地域のエリアにわ
たる相当数のロケーションでの帯水層内の一つ以上のパ
ラメーターＸ、Ｙ、Z...の測定を異なる時間（ｔ＝０、
ｔ＝t1）で実行する； （ｐ）得られた測定値を基礎として、そして以下の公式
を用いて各ロケーショと各パラメーターＸ、Ｙ、Z...の
相対的変形係数ｅを計算するステップから成る et1＝Ｘｔ＝０/Xｔ＝t1（１）;et1＝Ｙｔ＝０/Y
ｔ＝t1（１）;et1＝Ｚｔ＝０/Zｔ＝t1（１）.... ここで Ｘｔ＝０、Ｙｔ＝０、Ｚｔ＝０は時間ｔ＝０（基準時
間）における各々のパラメーターＸ、Ｙ、Ｚの値であ
る； Ｘｔ＝t1、Ｙｔ＝t1、Ｚｔ＝t1は、時間ｔ＝t1におけ
る各々のパラメーターＸ、Ｙ、Ｚの値である； 本発明のこの更なる方法において： （ｑ）重力変化Δg1、Δg2、...Δgkの地域のエリアに
わたる多数のロケーションで測定を実行する、ここでｋ
は正の整数である、そして平均重力変化Δgavを計算す
る； 地域の不平衡変形のパラメーターKeを計算する、前記Ke
パラメーターは以下のように定義される ここで、 ｅp,t1は膨張を示す全てのロケーションに対するｔ＝
t1での平均ｅ値である（ｅ＞１）； ｅc,t1は圧密を示す全てのロケーションに対するｔ＝
t1での平均ｅ値である（ｅ＜１）； （ｓ）Ke−ｔ図、Ke′＝∂Ke/∂ｔ−ｔ図、そしてΔgav
−Ke図とを準備して、可能性のある未来の地球力学的事
象を検出するための基礎として三つの図を組み合せにて
使用する。
本発明による更なる方法は、広大な地域のHGDフィー
ルドを監視することにより、変形の短命構造の状態と発
達を査定して、そして未来の地球力学的事象を予測する
ことが可能であるという発見に基づく。
また、本発明による更なる方法は、Keパラメーターが
膨張と圧密とに関して監視された全地域の全体の傾向を
表す、故にそのKeパラメーターはその地域の範囲内での
長期変形変化を監視する手段として使用されるかも知れ
ないという発見に基づく。
最後に、本発明の更なる方法は、（Ke、Δgav）曲線
が上述のタイプの主要地球力学的事象の前の期間中に特
有のコースをとる、そしてKe曲線、Ke′曲線、そして
（Ke、Δgav）曲線とは可能性のある未来の地球力学的
事象を検出して、予測するために組み合せにて使用でき
る。
本発明による更なる方法は、例えば特有の安全性と環
境的危険性とに関する産業設備近辺での地球力学的活動
の危険ゾーンの存在を識別し、そして安全性と危険性の
長期的変化を検出するために前記ゾーンの連続的監視を
実行するのに有用である。従って、前記方法は、前記タ
イプの現存する産業設備上への潜在的損害を最小限度に
するためにそのユーザーが予防処置をとり、そして新産
業設備の位置を決めるのに最適な場所を選択することが
出来るようにするそのような情報をユーザーに提供す
る。そのような産業の設備は、橋、トンネル、原子力発
電所、高圧ヘッドダム、非常に有毒な、放射性の廃棄物
材料の処理場、廃棄材料処理場、化学プラント、オイル
精製所、地下ガスや、オイルタンク等のための場所とし
て使用される鉱山を含む。
Ke値は−１から＋１の範囲内であり、そして正と負の
値は圧密、または膨張の各々監視された地域内の全体の
傾向を示す。
Ke′パラメーターは全体としてとられた地域の変形率
を表し、そしてKe′曲線は前記率が高い期間を識別する
のを可能にするのに役立つ。Ke′曲線は通常高変形率の
期間に対応する多数のピークと、Ke′の比較的小さい値
を有する多数の間にある部分とから成る。
太陽と月との影響は地殻構造の重力変化を起こす。地
殻構造がその弛緩状態にある時、即ち構造の内力が不
在、または小さい時、一日（24時間）の期間（Ke、Δga
v）曲線はKe軸の方向に伸張したほぼ楕円の形を有す
る、その曲線はほぼ同ポイントで開始して、終了する。
但し、上述のタイプの主要地球力学的事象の前の期間
中に、（Ke、Δgav）曲線の形状は、その曲線がΔgav軸
の方向に伸張し、そしてその曲線が形状において不規則
となるか、混沌とさえなるように変化することが示され
た。そのような変化は、監視された地殻構造がその弾力
性を失ったことを示す。
Ke曲線、Ke′曲線、そして（Ke、Δgav）曲線との組
み合せから得られる情報は、本発明のユーザーが地域内
の地球力学的活動のレベルの評価を行い、そして蓄積さ
れた内力に関して地域内の構造の状態を査定して、故に
地球力学的事象に関する地域の危険レベルを査定するこ
とを可能にする。従って、それはユーザーがテリトリー
の地球力学的に最も適した地域を識別し、そして監視さ
れた地域の範囲内の未来の地球力学的事象を予測するこ
とを可能にする。
本発明の更なる方法がテリトリーの範囲内で新産業設
備を位置決めするための最も適切な場所を選択するため
に使用されると、そのテリトリーは望ましくは二つ以上
の地域に分割される、それでKe−ｔ、Ke′−ｔ、そして
Δgav−Keのアナログ図が各地域に対して準備される。
それで、地球力学的に最も安定で安全な地域が各地域の
前記の三つの図を他の地域の図と比較することにより識
別されるかも知れない。
本発明による更なる方法の好適形態は以下を特徴とす
る、 （ｔ）計算されたｅ値を基礎にした各パラメーターＸ、
Ｙ、Z...に対するｅ等高線の等高線図を準備し、そして
可能性のある未来の地球力学的事象を検出するための基
礎を形成する追加的情報として準備された等高線図を使
用する。
本発明と関連して、表現「長期変化」は、一年以上の
期間にわたって構造の範囲内で発達する変化を意味す
る。
更に、用語「Ke曲線」、「Ke′曲線」、そして「（K
e、Δgav）曲線」は、Ke−ｔ図、Ke′−ｔ図、そしてΔ
gav−Ke図の各々の曲線を示す。
Ke値はまた、この明細書の最初の部分で説明された本
発明の方法で使用されるかも知れない。
従って、本発明の前記方法の他の好適形態は以下を特
徴とする （ｇ）重力変化Δg1、Δg2・・・Δgkの地域のエリアに
わたる多数のロケーションで測定を実行し、そして平均
重力変化Δgavを計算する； （ｈ）地域の不安定変形のパラメーターKeを計算する、
前記Keパラメーターは以下のように定義される ここで、 ｅp,t1は膨張を示す全てのロケーションに対するｔ＝
t1での平均ｅ値である（ｅ＞１）； ｅc,t1は圧密を示す全てのロケーションに対するｔ＝
t1での平均ｅ値である（ｅ＜１）； （ｉ）Ke−ｔ図、Ke′＝∂Ke/∂ｔ−ｔ図、そしてΔgav
−Ke図とを準備して、可能性のある未来の地震性事象を
予測するための基礎を形成する追加的情報として三つの
図を組み合わせにて使用する。
パラメーターKe、Ke′、そしてΔgavの物理的意味、K
e−ｔ、Ke′−ｔ、そしてΔgav−Ke図を準備する方法、
そして前記図から得られる情報の性質とは上述される。
この情報は、可能性のある、未来の地震性事象につい
てDeとAem曲線とから解釈して、予測するプロセスにお
いて役に立つ。
本発明の両方の方法において、中央自動データ処理ユ
ニットは、全ての測定値を記録して記憶し、そして自動
的に全ての次の計算と等高線図と種々の図の準備を行な
うために使用されるのが望ましい。
以下で、本発明の方法が、以下の例を参考にしてより
詳細に説明される。
例 １ 1988年８月から1988年12月までの期間中、ジョージア
（Georgia）の南部とアルメニア（Armenia）の北部にわ
たる地域が、その地域の帯水層内の水位を測定するため
に多数の観察井戸を用いて監視された。1988年12月７日
に、マグニチュードＭが6.9のいわゆるSpitak地震が発
生した。
測定値を基礎にして、そして統合化された中央コンピ
ューターシステムを使用して、ｅ値が計算され、等高線
図が準備され、DeとAe値が計算された、そしてDe−ｔと
Ae2−ｔとの図が準備されて、補助曲線Ｅが、後者のタ
イプの図のピークのポイントを通って描かれた。
図３−５は、1988年10月10日、1988年12月７日、そし
て1988年12月10日に監視された地域の等高線図を各々示
す。図において、観察井戸がドットで示される、そして
図はｅ等高線を示し、そして観察井戸とｅ等高線との両
方のｅ値を示す。
図６と７は、1988年８月から1988年12月までの期間の
De−ｔとAe2−ｔの各々の図を示す、後者の図はピーク
の頂点を通って描かれた補助的曲線Ｅで補足される。
等高線図から分かるように、膨張の短命構造は、1988
年８月10日からSpitak地震の発生日である1988年12月７
日までの期間中に発達していた、その日における構造の
内力は非常に高く、その構造の中心は1,968のｅ値を有
する。３日後、1988年12月10日に、構造の内力は幾分減
少した。その地震の震源地はその軸方向のゾーンにおけ
る構造の中心近辺に位置する。
図６から、地震が、約３日から約10日までの期間の範
囲内で発生する時期tsは、De曲線の局所最大値LMに相当
する時期として見られる、そしてtsはほぼ1988年11月27
日となることが分かる。
また、図７から、ts−値は、ほぼ垂直である正接を有
するＥ曲線の部分Ｓに相当する時期として見られる、そ
してtsは1988年12月３日となることが分かる。
上記から分かるように、De曲線とAe2曲線から各々決
定される二つのts値間に時間差が在る、そしてこれはts
の信頼できる決定をするために両曲線を使用することの
重要性を示す。
例 ２ 1989年７月から1989年11月までの期間、米国のカリフ
ォルニアのサンアンドリュウ断層に近接して位置する領
土を覆う地域が、その地域の帯水層内の水位を測定する
ために多数の観察井戸を使用して監視された。1989年10
月18日に、マグニチュードＭが7.1のいわゆるLoma Prie
ta地震が発生した。
測定値を基礎にして、そして統合化された中央コンピ
ューターシステムを使用して、ｅ値が計算され、等高線
図が準備され、DeとAe値が計算された、そしてDe−ｔと
Ae2−ｔとの図が準備されて、補助曲線Ｅが、後者のタ
イプの図のピークのポイントを通って描かれた。
図８から16は、上記期間の多数の異なる日付でのその
地域の等高線図を示す。図において、観察井戸はドット
で示され、そして太い交差しているラインはサンアンド
リュウ断層を示す、そしてその図はｅ等高線を示し、そ
してそのｅ値を示す。図17と18は、1989年の９月と10月
の期間のDe−ｔとAe2−ｔの各々の図を示す、後者の図
は、そのピークの頂点を通って描かれる補助曲線Ｅで補
足される。
その等高線図から判断して分かるように、内力は、Lo
ma Prieta地震の発生日である1989年10月18日以前の期
間にその地域内に蓄積される。その地域はほぼ観察井戸
10aと７に位置する二つの中心を有する膨張のゾーン
（統一体より上のｅ値）と圧密ゾーン（統一体より下の
ｅ値）とを含む。
図17から、地震がその後約３日から約10日の期間の範
囲内で発生する時期tsは、De曲線の局所最大値LMに相当
する時期として見られるかも知れない、そしてtsはほぼ
1989年10月８日となることが分かる。
また、図18から、ts−値は、ほぼ垂直である正接を有
するＥ曲線の部分Ｓに相当する時期として見られる、そ
してtsは1989年1013日となることが分かる。
例 ３ 1988年10月から1989年６月までの期間中、ジョージア
（Georgia）の南部とアルメニア（Armenia）の北部にわ
たる地域が、その地域の帯水層内の水位を測定するため
に多数の観察井戸を用いて監視された。1988年12月７日
に、マグニチュードＭが6.9のいわゆるSpitak地震が発
生した。
測定値を基礎にして、そして統合化された中央コンピ
ューターシステムを使用して、Δgav値、ｅ値、Ke値、
そしてKe′値とが計算され、Ke−ｔ、Ke′−ｔ、そして
Δgav−Keとの図が準備された。
図19は1988年10月の初めから1989年６月の末までの期
間のKe−ｔの図を示す。
Ke曲線から判断して分かるように地震の前の期間中
に、圧密がその地域で続いている、そのKe値は負であ
る。ほぼ地震の時期に、その地域の全体の傾向は、圧密
から、圧密の期間中に蓄積された内力の解放に相当する
膨張に変化する、前記解放は地震を通じて行われる。地
震の後に続く期間中、膨張が継続する。図20は1988年11
月25日から1988年12月10日までの期間のKe′−ｔ図を示
す。小さい垂直の矢印は、地球振動の時期を示す、そし
て大きい垂直の矢印は、地震の時期を示す。
Ke′曲線から判断して分かるように、変形率は、地震
の四日前の1988年12月３日において非常に高い。
図21から29は、1986年８月から1988年12月までの期間
中の異なる九日間のΔgav−Keの図を示す。
以下で、図21から29の（Ke、Δgav）曲線への参照が
行われる。1986年の８月19日（図21）において、曲線は
Ke軸の方向に伸張した楕円形を有した。1988年10月25日
の26日（図22と23）において、曲線はΔgav軸の方向に
伸張した楕円形をとった。その曲線のこの不規則な形状
は、監視された地殻構造の弾力性が構造の内力の蓄積の
ために減少していることを意味する。
1988年11月27日（図25）と1988年12月６日（図26）に
おいて、その曲線は、Δgav軸の方向に向いた二本のほ
ぼ近接したラインの形状をとった、その形状は構造の弾
力性をほとんど完全に失っていることを示す。1988年、
12月７日（図27）において、Spitak地震の日、その曲線
の二本のラインはより広く間隔をとるようになった、そ
の曲線はＵ字形状となる。この形状は、構造の内力が部
分的に減少したことを示す。
1988年12月８日と９日において（図28と29）、その曲
線は、構造がその当初の弾力性のほとんどを回復した、
即ち構造の蓄積された内力がその地震を通じて解放され
たという事実を示す不規則楕円形状を回復した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 ジェオテクニスク インスチテュート （ゲーイー) デンマーク デーコー2800 リングビー マグルビェルイヴェイ １ (73)特許権者 999999999 クリューゲル アクティーゼルスカブ デンマーク デーコー2860 セーボルィ グラードサクセヴェイ 363 (72)発明者 ヴァルタニアン ゲンリッチ セネケリ モヴィッチ ロシア連邦 142452 モスコウ ノギン スク ディストリクト ゼレニー ヴィ レッジ ウセギンゲオ（番地なし) (56)参考文献 特開 昭62−118287（ＪＰ，Ａ) 米国特許4727488（ＵＳ，Ａ) 米国特許4884030（ＵＳ，Ａ) 米国特許4904943（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01V 1/00 G01V 7/00 G01V 11/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）多数の観察井戸を用いて地域のエリ
    アにわたる相当数のロケーションにおける帯水層内で一
    つ以上のパラメーターＸ、Ｙ、Z...の測定を異なる時間
    で（ｔ＝０、ｔ＝t1）で実行する； （ｂ）得られた測定値を基にして、そして以下の公式を
    用いて各ロケーションと各パラメーターＸ、Ｙ、Z...の
    相対的変形係数ｅを計算する et1＝Ｘｔ＝０/Xｔ＝t1（１）;et1＝Ｙｔ＝０/Yｔ＝t1
    （１）;et1＝Ｚｔ＝０/Zｔ＝t1（１）.... ここで Ｘｔ＝０、Ｙｔ＝０、Ｚｔ＝０は時間ｔ＝０（基準時
    間）における各々のパラメーターＸ、Ｙ、Ｚの値であ
    る； Ｘｔ＝t1、Ｙｔ＝t1、Ｚｔ＝t1は時間ｔ＝t1における各
    々のパラメーターＸ、Ｙ、Ｚの値である； （ｃ）計算されたｅ値を基礎として各パラメーターＸ、
    Ｙ、Z...のｅ等高線の等高線図を準備し、そして準備さ
    れたその等高線図を使用して、潜在的地震の危険に関す
    る短命変形構造を識別するステップを有し、地質学的空
    間内の短期変形変化を監視し、そして地域の地震や地滑
    べりなどの、地震性事象を予測する方法において： （ｄ）潜在的地震の危険に関わるものとして識別された
    各構造の相対的変形パラメーターDeを計算する、前記De
    パラメーターは以下のように定義される ここでe1、e2、e3、...、en-1とenは構造のｅ等高線の
    ｅ値である、 s1、s2、s3、...、sn-1とsnは各々等高線e1、e2、
    e3、...en-1とenにより区切られたエリアである、 srefは基準エリアである、 erefは基準ｅ値である、そして ｎは正の整数である； （ｅ）以下のように定義される地震発生のパラメーター
    を計算する Ae＝∂De/∂ｔ（３）、そして （ｆ）DE−ｔ図とAem−ｔ図を準備する、ここでｍは正
    の整数、後者の図のピークの頂点を通る補助曲線を描
    く、そして可能な未来の地震の事象の磁気を予測するた
    めの根拠として二つの結果として生じる図を組み合わせ
    て用いるステップを更に有することを特徴とする地震性
    事象を予測する方法。
  2. 【請求項２】水位、水圧、溶解化学物質の濃度、化学物
    質の平衡、気体の濃度、水温、水の電導性、水密度、地
    震の音、電磁波放出、重力変化、またはその他の一つ以
    上のパラメーターを測定パラメーターＸ、Ｙ、Z...とし
    て用いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】測定パラメーターとして水位ｈを用い、そ
    して以下の公式を用いてｅを計算する et1＝ho/ht1 （４） ここで h0はｔ＝０における水位であり、そして ht1はｔ＝t1における水位であることを特徴とする請求
    の範囲第２項に記載の方法。
  4. 【請求項４】Aem−ｔ図を用いる、ここでｍは正で、偶
    数の整数であることを特徴とする前記請求の範囲のいず
    れかの項に記載の方法。
  5. 【請求項５】Aem−ｔ図を用いる、ここでｍは２、また
    は４であることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の
    方法。
  6. 【請求項６】（ｇ）重力変化Δg1、Δg2、...Δgkの地
    域のエリアにわたる多数のロケーションで測定を実行
    し、そして平均重力変化Δgavを計算する； （ｈ）地域の不平衡変形のパラメーターKeを計算する、
    前記Keパラメーターは以下のように定義される ここで、 ｅp,t1は膨張を示す全てのロケーションに対するｔ＝t1
    での平均ｅ値である（ｅ＞１）； ｅc,t1は圧密を示す全てのロケーションに対するｔ＝t1
    での平均ｅ値である（ｅ＜１）； （ｉ）Ke−ｔ図、Ke′＝∂Ke/∂ｔ−ｔ図、そしてΔgav
    −Ke図とを準備して、可能性のある未来の地震性事象を
    予測するための基礎を形成する追加的情報として三つの
    図を組み合せにて使用することを特徴とする前記請求の
    範囲のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】（ｏ）多数の観察井戸を使用してその地域
    のエリアにわたる相当数のロケーションでの帯水層内の
    一つ以上のパラメータＸ、Ｙ、Z...の測定を異なる時間
    （ｔ＝０、ｔ＝t1）で実行する； （ｐ）得られた測定値を基礎として、そして以下の公式
    を用いて各ロケーションと各パラメーターＸ、Ｙ、Z...
    の相対的変形係数ｅを計算する et1＝Ｘｔ＝０/Xｔ＝t1（１）;et1＝Ｙｔ＝０/Yｔ＝t1
    （１）;et1＝Ｚｔ＝０/Zｔ＝t1（１）.... ここで Ｘｔ＝０、Ｙｔ＝０、Ｚｔ＝０は時間ｔ＝０（基準時
    間）における各々のパラメーターＸ、Ｙ、Ｚの値であ
    る； Ｘｔ＝t1、Ｙｔ＝t1、Ｚｔ＝t1は時間ｔ＝t1における各
    々のパラメーターＸ、Ｙ、Ｚの値である；各ステップを
    有する地域内の長期地球力学的プロセスを監視する方法
    において： （ｑ）重力変化Δg1、Δg2、...Δgkの地域のエリアに
    わたる多数のロケーションで測定を実行する、ここでｋ
    は正の整数である、そして平均重力変化Δgavを計算す
    る （ｒ）地球の不安定変形のパラメーターKeを計算する、
    前記Keパラメーターは 以下のように定義される ここで、 ｅp,t1は膨張を示す全てのロケーションに対するｔ＝t1
    での平均ｅ値である（ｅ＞１）； ｅc,t1は圧密を示す全てのロケーションに対するｔ＝t1
    での平均ｅ値である（ｅ＜１）； （ｓ）Ke−ｔ図、Ke′＝∂Ke/∂ｔ−ｔ図、そしてΔgav
    −Ke図とを準備して、可能性のある未来の地球力学的事
    象を検出するための基礎として三つの図を組み合せにて
    使用するステップを更に有することを特徴とする地域内
    の長期地球力学的プロセスを監視する方法。
  8. 【請求項８】計算されたｅ値を基礎にして各パラメータ
    ーＸ、Ｙ、Z...に対するｅ等高線図を準備し、そして可
    能性のある未来の地球力学的事象を検出するための基礎
    を形成する追加的情報として準備された等高線図を使用
    することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の方法。
  9. 【請求項９】全ての測定値を記録して記憶し、そして自
    動的に全ての次の計算と等高線図と種々の図の準備を行
    なうために中央自動データ処理ユニットを使用すること
    を特徴とする前記請求の範囲のいずれかの項に記載の方
    法。
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