地震電気法

地震電気探査法（電気地震探査法とは異なる物理的原理）は、地震波によって土壌や岩石に電磁場が生成されるという原理に基づいています。この技術はまだ開発段階にあり、将来的には、地下の流体をその電気的特性、特に流体に関連する特性（多孔性、透過率、物理的特性）に基づいて検出・評価するといった用途が期待されます。

手術

地震波が界面に衝突すると、界面に電荷分離が生じ、電気双極子が形成されます。この電気双極子は電磁波を放射し、地表に設置されたアンテナで検出できます。

地震波（P 波または圧縮波）が地球の物質に応力を与えると、次の 4 つの地球物理学的現象が発生します。

  1. 地球物質の抵抗率は地震波によって変化します。
  2. 地震波によって流動電位に類似した電気運動効果が生成されます。
  3. 地震波によって圧電効果が生じ、
  4. 硫化鉱物 (RPE と呼ばれることもある) では、高周波、可聴周波、高周波無線周波のインパルス応答が生成されます。

電気地震法の主な用途は、動電効果または流動電位（上記項目2）の測定です。動電効果は、多孔質岩石を通過する音波（通常はP波）によって開始され、岩石基質と流体の相対運動を引き起こします。岩石中の毛細管を通るイオン性流体の動きは、陽イオン（またはまれに陰イオン）が毛細管壁に優先的に付着することで発生します。そのため、印加圧力と岩石基質に対する流体の流れによって電気双極子が生成されます。不均質な地層では、地震波は流体の振動流と、それに対応する振動する電場および電磁場を生成します。結果として生じる電磁波は、地表に配置された電極対によって検出できます。

しかし、水分を含んだ固体を通過するP波は、地震時波と呼ばれる電気現象も発生させます。[1]地震時波はP波と共に伝播し、地下の電気的特性には影響されません。ダイポールアンテナは電気運動学的信号と地震時波を区別できないため、両方を記録してしまいます。そのため、実際に電気運動学的効果を解釈するには、現場データを処理する際に地震時波を除去する必要があります。[2]

現時点では、現場での定常的な運用方法は確立されていないが、科学的研究では、複数のダイポールアンテナを直線上に配置して地震波を記録し、ダイポールアンテナ間にジオフォンを配置して地震波の到達を記録する。ジオフォンは、地震波からコサイスミック波を抑制し、電気運動学的効果を分離して研究するために必要である。[3]

制限事項

電気地震法は電気的な文化的ノイズの影響を非常に受けやすく、反射地震法と同様に、地殻変動、多重波、ランダムノイズといったノイズ源も存在します。また、地震電気法は地中における電磁波の減衰が1/r^3であるため、信号対雑音比が非常に低く、理論的には探査深度は300メートルに制限されます。[4]典型的な電気地震信号はマイクロボルトレベルです。電気地震信号は地震波の圧力に比例するため、より強力な地震源を用いることで信号を増幅することが可能です。[5]

電気動電効果は、多孔度コントラスト、電位コントラスト、粘度コントラスト、流体飽和度コントラストなど、層間の様々なコントラストによって生じます。[2]層間の電気動電効果の考えられる原因は、現在も研究中です。今日の知識と技術では、更なるデータ（ボーリングホールデータや現場からのその他の地球物理学的データなど）がなければ、何によって電気動電変換が生じているかを特定することは非常に困難であり、電気動電データを正しく解釈するには更なる研究が必要です。しかしながら、電気動電効果は、地表付近およびボーリングホールの地球物理学において将来有望な研究対象となっています。

成功したフィールドスタディの例

多孔質岩石中の地震波の伝播は、岩石基質および間隙の微小な過渡的変形を伴い、間隙が飽和状態にある場合、観測可能な振幅の電磁場が発生する可能性があります。地震電気場の測定は、多孔質岩石中の透水性層の特定や非弾性特性に関する情報の提供に役立つことが期待されています。しかしながら、水文地質学的応用におけるこの理論的な可能性は、これまでのところ、ごく限られた数の成功した現地研究によってのみ確認されています。その結果、地震電気法が日常的に使用されるには程遠い状況となっています。

参照

参考文献

  1. ^ Pride, S., Haartsen, MW, 1996. 電磁波特性. J. Acoust. Soc. Am. 100, 1301–1315
  2. ^ ab Zyserman, F., Jouniaux, L., Warden, S., and Garambois, S. (2015). 「せん断波源を用いたボアホール地震電気検層：CO2処分への応用可能性？」International Journal of Greenhouse Gas Control, 10.1016/j.ijggc.2014.12.009, 89-102.
  3. ^ Dupuis, JC, Butler, KE, Kepic, AW, 2007. 砂帯帯水層の通気帯の地震電気画像化。地球物理学72, A81–A85。
  4. ^ Thompson, A., Gist, G., 1993, 電気運動学的変換の地球物理学的応用：最先端, 12, 1169–1173
  5. ^ Dean T, Dupuis C, Herrmann R, Valuri J (2012)「地震電気データの品質向上に向けた総当たり法アプローチ」SEGラスベガス年次会議、SEG技術プログラム拡張概要、pp 1–6。

さらに読む

  • 地震電気結合と電気地震結合の説明
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