JPH08504941A

JPH08504941A - 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

Info

Publication number: JPH08504941A
Application number: JP6509531A
Authority: JP
Inventors: ゲンリッチセネケリモヴィッチヴァルタニアン
Original assignee: オールロシアンリサーチインスチテュートフォアハイドロジオロジーアンドエンジニアリングジオロジー（ウセギンゲオ）; デンマークスジェオロジスクウンデルセーゲルセ（デーゲーイゥー）; ジェオテクニスクインスチテュート（ゲーイー）; クリューゲルアクティーゼルスカブ
Priority date: 1992-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1996-05-28
Anticipated expiration: 2016-10-02
Also published as: AU5333494A; IS4082A; WO1994009384A1; EP0666990A1; EP0666990B1; DK126792D0; US5737219A; GR3022849T3; JP3214624B2; TR27705A

Abstract

(57)【要約】地質学的空間内の短期と長期の変形変化を監視して、地域内の、地震、地滑べり、膨張、そして沈下事象などの地球力学的事象を予測する方法、前記方法は、その地域にわたる観察井戸のネットワークを用いて一つ以上の水界パラメーターの測定を実行し、種々の数学的パラメーターを計算して、種々の図を準備する、そして検出するための基礎として準備された図を用いて、そして可能性のある未来の地球力学的事象の時期を予測するステップとから成る。

Description

【発明の詳細な説明】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本発明は、地質学的空間における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。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（Vartanyan-Kulikovの効果）。そのような構造は通常は月日の単位で形成、または破壊され、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わたるかも知れない。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でも、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記録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フィールドの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：（ａ）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；（ｂ）得られた測定値を基礎として、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ｅ_t1＝Ｘ_t=0／Ｘ_t=t1（１）；ｅ_t1＝Ｙ_t=0／Ｙ_t=t1（１）；ｅ_t1＝Ｚ_t=0 ／Ｚ_t=t1（１）．．．．ここでＸ_t=0、Ｙ_t=0、Ｚ_t=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；Ｘ_t=t1、Ｙ_t=t1、Ｚ_t=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；（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、．．．、ｅ_n-1とｅ_nは構造のｅ等高線のｅ値である、ｓ₁、ｓ₂、ｓ₃、．．．、ｓ_n-1とｓ_nは各々等高線ｅ₁、ｅ₂、ｅ₃、．．．ｅ_n-1 とｅ_nにより区切られたエリアである、ｓ_refは基準エリアである、ｅ_ref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Ａｅ^m−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、壊滅的な地震事象、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Ａｅ^m曲線との両方が、強くて、壊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40,000 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、ｅ_t1＝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、Ａｅ^m）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、Ａｅ^m−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Ａｅ^m−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Ａｅ^m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Ａｅ^m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Ａｅ^m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Ａｅ^m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Ａｅ^m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Ａｅ^m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Ａｅ^m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。Ａｅ^m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Ａｅ^m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衰退を表すので、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「Ａｅ^m曲線」とはＤｅ−ｔ図の曲線とＡｅ^m−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。本発明のこの方法は、以下のステップから成ることを特徴とする：（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）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；（ｑ）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ｅ_t1＝Ｘ_t=0／Ｘ_t=t1（１）；ｅ_t1＝Ｙ_t=0／Ｙ_t=t1（１）；ｅ_t1＝Ｚ_t=0 ／Ｚ_t=t1（１）．．．．ここでＸ_t=0、Ｙ_t=0、Ｚ_t=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；Ｘ_t=t1、Ｙ_t=t1、Ｚ_t=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；（ｒ）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、ｅ_p,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）；ｅ_c,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、Δｇav）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「（Ｋｅ、Δｇav）曲線」は、Ｋｅ−ｔ図、Ｋｅ’−ｔ図、そしてΔｇav−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、ｅ_p,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）；ｅ_c,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、Ｋｅ−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Ａｅ^m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１１９８８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Sp itak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２１９８９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 Prieta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、Loma 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３１９８８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月の始めから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１９９２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日と２６日（図２２と２３）において、曲線はΔ ｇav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。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年９月２９日【補正内容】（１）明細書第１頁１行“地質学構造の変形を”乃至第２頁１８行“ｎは正の整数である。”迄の文章を以下の文章により置き換える。「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、前記方法において：（ａ）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；（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ｅｔｉ＝Ｘ_t=0／Ｘ_t=t1（１）；ｅｔｉ＝Ｙ_t=0／Ｙ_t=t1（１）；ｅｔｉ＝Ｚ_t=0／Ｚ_t=t1（１）．．．．ここでＸ_t=0、Ｙ_t=0、Ｚ_t=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；Ｘ_t=t1、Ｙ_t=t1、Ｚ_t=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；地質学的観察は、地殻での体積変形が増加した内力、または応力一歪みの圧密、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（Vartanyan-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、．．．、ｅ_n-1とｅ_nは構造のｅ等高線のｅ値である、ｓ₁、ｓ₂、ｓ₃、．．．、ｓ_n-1とｓ_nは各々等高線ｅ₁、ｅ₂、ｅ₃、．．．ｅ_n-1 とｅ_nにより区切られたエリアである、ｓ_refは基準エリアである、ｅ_refは基準ｅ値である、そしてｎは正の整数である；」（２）明細書第７頁２８行“更に、用語「Ｄｅ曲線」”乃至第８頁２０行“定義される”迄の文章を以下の文章に置き換える。「更に、用語「Ｄｅ曲線」と「Ａｅ^m曲線」とはＤｅ−ｔ図の曲線とＡｅ^m−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ｅ_t1＝Ｘ_t=0／Ｘ_t=t1（１）；ｅ_t1＝Ｙ_t=0／Ｙ_t=t1（１）；ｅ_t1＝Ｚ_t=0 ／Ｚ_t=t1（１）．．．．ここでＸ_t=0、Ｙ_t=0、Ｚ_t=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；Ｘ_t=t1、Ｙ_t=t1、Ｚ_t=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」（３）明細書第１４頁９行“地震の後”乃至第１５頁２行“回復した。”迄の文章を以下の文章に置き換える。「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日と２６日（図２２と２３）において、曲線はΔ ｇav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 (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ (71)出願人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 (71)出願人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)

Claims

【特許請求の範囲】１．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：（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ｅ_t1＝Ｘ_t=0／Ｘ_t=t1（１）；ｅ_t1＝Ｙ_t=0／Ｙ_t=t1（１）；ｅ_t1＝Ｚ_t=0 ／Ｚ_t=t1（１）．．．．ここでＸ_t=0、Ｙ_t=0、Ｚ_t=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；Ｘ_t=t1、Ｙ_t=t1、Ｚ_t=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；（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、．．．、ｅ_n-1とｅ_nは構造のｅ等高線のｅ値である、ｓ₁、ｓ₂、ｓ₃、．．．、ｓ_n-1とｓ_nは各々等高線ｅ₁、ｅ₂、ｅ₃、．．．ｅ_n-1 とｅ_nにより区切られたエリアである、ｓ_refは基準エリアである、ｅ_ref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Ａｅ^m−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ステップとから成ることを特徴とする。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．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ｅ_t1＝ｈ０／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．Ａｅ^m−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．Ａｅ^m−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．（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、ｅ_p,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）；ｅ_c,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．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：（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）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；（ｑ）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ｅ_t1＝Ｘ_t=0／Ｘ_t=t1（１）；ｅ_t1＝Ｙ_t=0／Ｙ_t=t1（１）；ｅ_t1＝Ｚ_t=0 ／Ｚ_t=t1（１）．．．．ここでＸ_t=0、Ｙ_t=0、Ｚ_t=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；Ｘ_t=t1、Ｙ_t=t1、Ｚ_t=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；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、ｅ_p,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）；ｅ_c,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から成ることを特徴とする。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．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。