JPH0536000B2 - - Google Patents

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JPH0536000B2
JPH0536000B2 JP62251470A JP25147087A JPH0536000B2 JP H0536000 B2 JPH0536000 B2 JP H0536000B2 JP 62251470 A JP62251470 A JP 62251470A JP 25147087 A JP25147087 A JP 25147087A JP H0536000 B2 JPH0536000 B2 JP H0536000B2
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earthquake
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Kozo Takahashi
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JUSEISHO TSUSHIN SOGO KENKYUSHOCHO
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JUSEISHO TSUSHIN SOGO KENKYUSHOCHO
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    • G01V1/01—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 産業上の利用分野 本発明は、地震の前兆現象として電波・地電流
変動が発生した場合、それらの発生領域・強度分
布とそれらの時間変化を求める方法に関するもの
である。
(2) 従来の技術 従来の技術も、本発明同様、地震前兆の電波や
地電流変動が発生した場合、それらの多点・同時
観測による地震予知が試みられており、一部で
は、定常的に予報を行つている。しかし、従来技
術では、本発明と異なり、地震前兆の電波や地電
流の発生領域の形・大きさ・時間変化は求めるこ
とができない。その予知誤差は、日時が±１週
間、マグニチユードが±0.5、震源域が±50Km程
度と言われている。（例えばP.Varotsos ＆ K.
Alexopulos：Tectonophysics，110，73（1984）
及びP.Varotsos ＆ K.Alexopoulos：
Tectonophysics，110，99（1984）参照）。
(3) 発明が解決しようとする問題点 従来技術による地震予知の場合、地震の規模と
震源域の誤差は、ほぼ社会的要請の値に近いが、
日時の誤差は、社会的要請の値よりも２桁程度大
きくなつている。地表の２点以上で、地震前兆の
電波又は地電流を同時観測し、受信・検出した信
号の振幅比から電波又は地電流変動の発生地点
（以下、波源という）を算出する従来技術の場合
は、震源域の誤差は、上述の様に約50Kmになり、
波源域を立体的に画き出すことは不可能であつ
た。指向性アンテナを用いて波源を求める従来技
術（例えばT.Yoshino：Proceedings of 1985
International Symposium on Antennas and
Propagation，243―４，Kyoto Japan参照）の
場合も、波源方向の仰角の検出が困難な上、立体
角の誤差も大きいため、波源域を立体的に画き出
すことは不可能であつた。このため、波源域とほ
ぼ一致すると考えられる震源域の誤差が大きくな
るばかりでなく、波源域の大きさの関数と考えら
れの地震規模の誤差や、波源域の時間変化の関数
と考えられる地震発生の日時の誤差が大きくなる
という問題点があつた。
(4) 問題点を解決するための手段 本発明の構成の説明に先立ち、長波と地電流の
意味を明確にしておく。長波も地電流も、広く用
いられている言葉であるが、必ずしも一意的では
なく、本明細書では次の定義に従つている。
長波：周波数が300kHz以下の電波 地電流：地中の電流 300kHz以下の電磁界を検出するセンサーが絶
縁されたアンテナの場合は、検出される物理量は
長波であり、センサーが電極の場合は、検出され
る物理量は長波または地電流により誘起された電
圧である。表土は、通常、比抵抗が103〜105Ω
ｍ、屈折屈が２〜４であるため、300kHz以上の
地震前兆の電波は表土により0.01〜1dB／ｍの減
衰を受け、地表近くで観測される頻度は小さい。
このため、本発明では、観測可能な地震前兆の電
波は長波としている。
地震前兆の長波を地表で観測する場合は、長波
が地中から大気中へ入射する点が不明、又は１箇
所ではないため、多点・同時観測しても、受信波
間の位相差又は到来方向から波源を高精度で求め
ることは困難である。
本発明では、地中又は海底で同時観測すること
により、上記の問題を解決している。受信法の一
例は特願昭62−015177に示されている（第１図参
照）。地震前兆の長波・地電流を、地中又は海底
の少くとも４地点で同時観測し、受信・検出した
信号から波源を求める方法を、以下式と図面によ
り説明する。
波源をＱとし、観測点をPi，Pj（ｉ≠j.i，ｊ＝
１，２，…，n.n４）とする（第１図参照）。Pi
とPiで同時に受信・検出した信号（時刻ｔの振幅
と位相情報）をそれぞれfi，fj（第２図参照）とす
ると、相互相関関数は次式で表される。
γij（δt）＝Tfi（ｔ＋δt）fj(t)dt (1) ここに、積分範囲Ｔは、受信された波束を含む
時間。
上式(1)のγij（δt）が極大となるδtの値tijを求め
る（波源が２個以上あれば極大値を取るtijの個数
も２個以上となる）。即ち dγij（δt）／dδt＝０ (2) d2γij（δt）／dδt2＜０ を満足するδt＝tijを求める。
地中の長波・地電流の平均速度をｃ，QPi，
QPj間の距離をｒ，rjとすると ri−rj＝ctij (3) (3)式は、pi，pjを焦点とする回転二葉双曲面で
ある（第３図参照）。
ｎが４以上の場合、独立な(3)式が３個以上得ら
れるから、これらの独立な双曲面に共通な交点と
して波源Ｑを決定できる（第３図参照）。
(5) 本発明の作用 従来の技術では、波源の算出誤差が50Km程度あ
り、波源域の大きさと同程度であつたため、波源
の三次元分布を求めることは不可能であつたが、
本発明によれば、長波・地電流の平均速度Ｃの誤
差により生ずる系統誤差を除けば、波源の誤差の
大部分はtiiの算出誤差Δtijで決まる。長波の観測
周波数帯幅が、例えば1kHzの場合、Δtijは10-5秒
以下とすることができ、地中の長波・地電流の平
均速度ｃは約108m／ｓだから、上述のようにＣ
による誤差を無視すれば、ctijの誤差は約１Kmと
なる。即ち、波源は相対誤差約１Kmで算出でき
る。通常、予知の対象となるマグニチユード７以
上の地震の場合、震源域の長さは約20Km以上あ
り、震源域と波源域はほぼ一致するから、波源の
相対誤差が１Kmならば、波源域の断層図を画き出
すこと（トモグラフイ）ができる。即ち、前述の
様に、地中又は海底の少くとも４地点で連続観測
すれば、波源域の連続トモグラフイが可能とな
る。
地震は地殻内の歪が変形の限界を越えたときに
起こる断層面の急速なずれであるが、地殻は均一
な岩石では構成されていないため、震源域となる
断層面では、地震の発生に先立ち、岩石の局所的
な小破壊が起こり、小破壊は電波の発生及び電気
抵抗の変動を伴うことが知られている。それ故、
波源域と震源域が一致するものと考えるならば、
震源域は予知できることになる。
地震の規模と震源域の広さの関係は経験的に知
られているから、地震の規模は、上記の仮定のも
とでは、波源域の広さから予知できることにな
る。
地球物理学的に同じ様な震源域では、同じ様な
時間変化の地震前兆と思われる電界変動が観測さ
れているから、地震の発生日時の予知は経験的に
行える可能性がある。
(6) 実施例 第１図の様に、例えば、陸域では鋼管深井戸を
モノポールアンテナとし、海域では海底に布設し
たケーブルをダイポールアンテナ又はループアン
テナとして、地震前兆の長波・地電流変動を観測
する。観測点Piで受信・検出された信号波形が第
２図ａ、観測点Piのそれが第２図ｂの場合、(3)式
のδtが第２図ａのtijに等しいときγ（δt）は最大
となる。ct31＝ct42＝ct41＝１の場合、(3)式は次の
様になる。
r3−r1＝１ (4) r4−r2＝１ (5) r4−r1＝１ (6) Ｑ，Pi（ｉ＝１，２，３，４）が同一平面内に
あり、P1，P2，P3，P4がそれぞれ（２，０），
（０，２），（−２，０），（−２，−２）の場合、(4
)
〜(6)式の双曲面と上記平面の交線は第３図の双曲
線１１〜１３の様になる。双曲線１１〜１３を直
角座標で表すと次式の様になる。
x2−y2／３＝１ (4′) −x2／３＋y2＝１ (5′) 2xy＋2x−2y＝３ (6′) 双曲線１１，１２，１３の交点が波源Ｑである
とともに、(4′)〜(7′)式を解析的に解いた値（√
1.5，√1.5）がＱでもある。
上記の観測、計算を連続的に行えば、波源域の
立体像を時刻の関数として画くことができる。
(7) 発明の効果 本発明では、地震前兆の長波・地電流変動の発
生地点を、従来技術よりも１桁高い精度で算出
し、発生領域の時間的変動から、地震発生前の状
況を従来技術よりも具体的に示し、発生日時の予
知誤差を従来技術の１割以下にできるという効果
が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の地震前兆の長波・地電流変動
の受信法の実施例を示す図、第２図は波源Ｑから
の距離がctiiだけ異なる２点Pi，Pjでの受信波fi，
fjの関係を示す図（横軸が時間、縦軸が受信波の
電圧）、第３図は、４点Pi（ｉ＝１，２，３，４）
で地震前兆の長波・地電流変動を同時受信し、Pi
を焦点とする３個の双曲面の交点として波源Ｑを
求める原理を示す図である。 図中、１は鋼管深井戸利用のモノポールアンテ
ナ、２は海底に布設したダイポールアンテナ又は
ループアンテナ、３は電圧の増幅器、４は伝送
路、５は計算機、６は地震前兆の長波・地電流変
動、７は大地、８は海底、９は観測点Piの受信波
fi、１０は観測点Pjの受信波fj、１１はP1とP3を
焦点とする双曲面とP1，P2，P3，P4、を含む平
面との交線である双曲線（以下、双曲線という）、
１２はP2とP4を焦点とする双曲線、１３はP1と
P4を焦点とする双曲線、P1，P2，P3，P4は地震
前兆の長波・地電流変動の観測点、Ｑは地震前兆
の長波・地電流変動の発生地点である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 地震前兆の電磁現象が発生した場合のその観
    測法において、地震前兆の長波・地電流を、地中
    または海底の少なくとも４箇所で同時に観測し、
    受信・検出した信号間の相互相関から、長波・地
    電流変動の発生地点と強度分布を３次元的に算出
    し、その立体画像と時間変化を得ることを特徴と
    する地震前兆の長波・地電流の発生領域のトモグ
    ラフイ法。
JP62251470A 1987-10-07 1987-10-07 地震前兆の長波・地電流の発生領域のトモグラフィ法 Granted JPH0194286A (ja)

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