国立防災科学技術セソター研究報告

1978年11月

第20号の群列観測 （その1）

地 殻 傾 斜佐藤春夫＊・高橋博＊＊

国立防災科学技術セソター

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1．序
国立防災科学技術セソターは，静岡県志太郡岡部町において，地殻傾斜の群列観測を目的として4カ所の地殻活動観測施設を整備し，ユ978年4月定常観狽、屹開始した．特に，50〜

100m級の観測井（3カ所）での振子式傾斜計による地殻傾斜群列観測を主目的とし，同時に微小地震観測（ユカ所）と気泡型傾斜計の砂による埋設実験及び比較観測（1カ所）を併行して行なっている．・この小稿では，主として50〜100m級の観狽、u井での振子式傾斜計による地殻傾斜の群列観測について述べる．

当国立防災科学技術セソターは，過去5カ年間にわたり，地震前兆としての地殻変動をとらえる事を目的として，孔井用傾斜計による高感度傾斜観測を先駆的に進めてきた．地表付＊第2研究一部

地殻変動研究室＊＊第2研究部

39一

国立防災科学技術セソター研究報告第20号

1978年11月

近の軟弱な堆積層やもろい風化層を避け，雨水の浸透による変動を受けにくい，観測井（50m〜3・500m程度）における地殻傾斜観測の方法の開発を観測を通じて行なってきた（高橋末雄，1976；鈴木宏芳・その他，1976；Takahashi，H．and

K．Hamada，1975）．

特に千葉県房総半島の岩井北及び南地殻活動観測施設（観測井深度約50m）における5
カ年にわたる観測から，力平衡型振子式傾斜計の長期的変化は2．2秒／年〜0．4秒／年程度であり，長期的安定度は水管傾斜計のそれよりも約1ケタ近く低いが，1〜2ヵ月以内の短期的変動の検出には有効である（鈴木宏芳，1978）と考えられるようになってきた．

これら両地殻活動観測施設における観測の経験から，いくつかの改良すべき点と調査すべき事項が明瞭になってきている．同一の観測井内に同一の傾斜計を再設置した時にドリフトの向きや大きさが変わることから，孔井内での傾斜計筐体（きょうたい）の固定方法が傾斜計の安定に大きな影響を及ぽすことがわかった．また，これら両観測施設の観測井は，上部が裸孔でありケーシソグは孔底のみであるため，少量ではあるが孔壁の崩壊物や作井時の掘削泥等が孔底にたまって筐体の固定に悪影響を及ぼすこともわかった．

これらの点を改良し，今回は孔口から孔底までケーシソグを入れてフルホール・セメソチ
ソグを行ない，孔底には貯泥管を設けることとした．傾斜計筐体の固定方法としては松代やえびの観測井の場合のように膨張性セメソトによる埋設が安定度の点から最良と考えられるが，機構上地中に電子回路を持つため故障及び落雷による破損をおそれ，従来通りの引上げ可能な方式を踏襲している．岩井北及び南地殻活動観測施設に設置した傾斜計は一軸式であったが，今回設置した傾斜計は小型軽量化された二靱1式である．原理は力平衝型振子式であり変わっていない．また，孔井内に設置した傾斜計の出力に時々小さなステップが出ることがあり，これが傾斜計本体に起因するものか，孔井内の筐体の固定方法によるものか局所的地殻変動に属するものであるのかの判別ができない．それゆえ，今回は筐体内格納前に傾斜計本体の安定度を調べることにした．岩井北及び南地殻活動観測施設におげるデータからは雨量との相関がみられること，また東海地方に設置された歪計のデータには気圧との相関がみられること（気象庁地震課，1977）等を考慮して，雨量計及び気圧計を併設した．

この3観測井（50m級2カ所及び100m級1カ所）による傾斜同時観測により，ドリフトを除いた相関のある短期的地殻傾斜を分離できるであろう．さらにステップ等について
も固定方法に起因するものか，局所的地殻変動に属するものか判定できるであろう．特に，地震時の傾斜ステヅプ等について定量的な議論も可能となるであろうし，同時そニターされる雨量及び気圧データとの相関を調べることも可能となり，単体での地殻傾斜観測に比較してはるかに多くの情報を得ることを可能にし，また，孔井内観測の手法についても多くの示唆を与えてくれるであろう．

2．東海沖地震

静岡県志太郡岡部町における地殻傾斜群列観測は，将来東海地方に起るであろう巨大地震

一40一

地殻傾斜の群列観測（その1）一佐藤・高橋昌﹃Q粁二心土揖U占o慌七︑斗＾亀︹μ2咲︶ρH！当与︑汕パ有一

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国立防災科学技術セソター研究報告第・・号ユ。。。年11月

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の前兆としての地殻傾斜変動をとらえるべくFi・・2S・・・・・…fm・j・・・・…。。、・e，

開始された．

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18th…t・・y（A・d・，M．，1975）．

この東海地方は，海側からの圧縮によって地殻に歪エネルギーが蓄積しており，かつ巨
大地震が長い問発生していない空白域であると考えられ・第・回地震予知連絡会（・…年）寸ρ・1丁。

において特定観測地域に指定され，関係各機・十∵・沖々筥ゾ．一へ、

関及び大学等によつて各種の地球物理的観測が続けられてし・る．

明治と昭和の2回の一等三角測量の間の三138

図4御前崎周辺の地震活動の空白域（気象庁，1977）．

Fig・4・L…1・・i・mi・g・p・。。。Om，e、、ki（JλI・A・，1977）．

角点の水平移動（原田健久・井沢信雄，・…）（図1）のベク／ルの南海／ラフに直角の成分
は・静岡県を中心とする内向きの領域が顕著であるが紀伊半島・四国では外向きである

一42＿

地殻傾斜の群列観測（その1）一佐藤・高橋

この地域における地球物理的観測データとして，さらに次の様な事がわ

r

一
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かってきている．気象庁（1977）によれば，この南海トラフ沿いの遠州灘沖に地震活動の極めて低い地域（図3）があり，特に御前崎近傍は長期問地震の発生していない領域となっている（図4）．国土地理院（1978）に一よれば・

水準測量の結果，駿河湾西岸一帯でか（A）なり著しい沈下が続いている（図5（A），
（B））．

1976

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最近，石橋（1976）は，駿河トラフ
は湾奥に至るまでプレート境界断層として地震発生能力を持つと推定される

こと，1854年の安政地震では熊野灘から駿河湾奥まで隆起したと推定されるが，1944年の東南海地震でで隆起した・4−5のは浜名湖までで御前崎から駿河湾奥（B）は残っていることなどから，次に発生

図5東海地方の上下変動（国土地理院1978）・
Fig．5．

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the

Tokai

するであろう地震は遠州灘というよりDis士ric七はむしろ駿河湾の中にまで及ぶであろ（G．S．I．，1978）．

うという仮説を提唱した．

これらのデータ及び見解に基づき，東海地方の地震予知的観測が強化されるようになった．

3．

観測地点

当国立防災科学技術セソターは，従来手掛けてきた孔井型傾斜計による地殻傾斜観測を，

この東海地方において実施すべく観測地点を選定した．予想される東海沖地震の震央は南海
トラフ沿いに駿河湾まで達する可能性が示唆されているが，同トラフに面する東海沿岸から

駿河湾西岸にかけては新第三紀層が広く分布し，この地層には地すべりが発生しており，

ボーリソグを行なってもコア採集率が著しく低く軟弱で，地殻傾斜観測に適する所が少ない．しかし，駿河湾西岸中部には比較的海岸に近い所（岡部町）にまで古第三紀に属する瀬戸川層群が分布している（図6）．そして，同地層内には顕著な断層や破砕帯がみられない・

また，これまでの測量の結果（図5（A），（B））から，隆起の赤石山地に対し静岡と共に沈降の大きい所に属する．

一43一

国立防災科学技術セソター研究報告第20号

1978年11月

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図6静岡県の地質（静岡大学，1973より）．
Fig．6．

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地殻傾斜の群列観測（その1）一佐藤・高橋

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図7

観測井位置及び深度、この地図は建設省国土地理院発行の5万分の1地形図「家1■U及び「静岡」を使用したものである．

Fig，7．

Locationsanddep七hsofboreho1es、一45

国立防災科学技術セソター研究報告

Om

0KABE

CHIKAMATA

NODAZAWA

第20号

MAT0ZAWA1978年11月

さらに，御前崎付近には気象庁の体積歪計を主とする地殻変動の群列観測が行
なわれており，富土川沿いの富沢町には東京大学地震研究所の地殻変動観測所があり，この岡部町は両者の中問に位置し，共同して地殻変動の群列観測ができる利点がある．

一50m

以上の観点から，静岡県志太郡岡部町を観測地点として選定した．緯度・経度・漂高・傾斜計設置深度及び相対的配皿・1榊置を図7に示す．

麗・…
4．地質

図・・飾・・［コξ撫雛・
一100m

静岡県西半部は，地質構造上，中央構

口搬鮒側

造線とフォッサマグナにはさまれてお匡コ鎌潮…

り，静岡県西端部付近を通過する中央構

図8地質柱状図
Fig，8．Geo1ogica1co1umn．

造線から太平洋側へかけて三波川帯変成岩類及び秩父帯非変成岩類（古生界），四万十層群（中生界自亜系）・瀬戸川層群（古第三系），新第三系，第四系の地層がNE〜SW

あるいはN〜Sに・ほぼ帯状に分布している．静岡県志太郡岡部町は，この中央構造線．
フォッサマグナ地域の南東部に属し，観測井群設置地域の地層は古第三系の瀬戸川層群に属する（図7）．

観測井掘削時に採集したコア

表1から地質柱状図（図8）を作成した。以下に，各観測井の地質について述べる．

St・ti・n

OKABE

岡部観測井：試錐孔の3．5m

から孔底の105mまで全区問がほぽ均質な暗灰色〜黒色の粘CHIKAMATA

板岩またはシルト質粘板岩であり，所々に挾在する砂岩層も厚NODAZAWA

さは1cm前後ときわめて薄い・この砂岩薄層は23〜38m

計

測

器

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MATOZAWAの部分に比較的密に挾在してい一46一

Instrument

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Thermometer
0．02oC／LSB
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100mV／sec

Thermometer

O．02oC／LSB

Rain−9aue

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Ti1tmeter（2comp．）

100mV／sec

Thermometer

O．02oC／LSB

Barometer

0．1mb／LSB

Ti1tmeter（2comp．）×3
100mV／sec
Thermometer
0．02oC／LSB

地殻傾斜の群列観測（その1）一佐藤・高橋

る．40m以深にはこの砂岩薄層もごく稀で，75m以深ににはほとんど認められない．コ
アはその大部分が著しい破砕作用を受げている．

近叉観測井：試錐孔の地質は黒色頁岩と砂岩の互層から成る．頁岩は硬質・塊状であるが著しい破砕作用を受け，ほとんどの部分が角礫状を呈している．砂岩は灰色あるいは暗灰色
で硬質塊状を呈する．砂岩のコアは頁岩と異なり，棒状あるいは短柱状が多く破砕作用によ
（B）

（C）

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笛体固定装置（C）

設置用ケーシソグと筐体

一47一

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K

国立防災科学技術セソター研究報告第20号

1978年11月

る角礫化は弱い．

野田沢観測井：試錐孔の5．3mから孔底56mまで全区問が，ほぼ均質の暗灰色〜黒色の頁岩であり，この問にやや粒度のあらい頁岩（シルト岩質）をはさむ．岩相は全般的には塊状であるが，部分的に灰色〜黒色の縞目状を呈し，層理は明瞭である．コァは，その大都分が著しい破砕作用を受けており，粘土化の進んでいる所も多い．

的沢観測孔：灰色硬質砂岩から成り，粗粒で径1mmから5mm最大に達する岩片を混える．全般に風化による茶褐色の褐鉄鉱汚染がみられ，コアは塊状〜葉片状を呈するものが多い．

5．観測施設

岡部町において，図7に示すような配置に観測井を作井した．岡部観測井は深度101．8m，近叉観測井は54．2m，野田沢観測井は53．2mであり，この3井は一辺約2．5kmの正三角形状の配置をなす．この3井が，地殻傾斜群列観測を担う観測井であり，この孔底には力平衡型振子式傾斜計が設置される．また，岡部観測井の西方約500mの所に的沢観測施設があり，3個の浅孔（深さ約2m）が並んでいる．この孔中深度約1mの所に気泡型傾斜計が砂によって埋設され，群列観測の補助観測点としての地殻傾斜データを提供する．

この地殻傾斜観測と並行して，各観測井孔底の筐体中で水晶発振式温度計による温度観測を行なっている．同時に地表で転倒マス型雨量計による雨量観測と水晶発振式気圧計による気圧観測を行なっている．各観測施設における観測項目とその出力感度を表1に示す．
6．カ平衡型振子式傾斜計（1）構造

岡部・近又・野田沢の3観測井には，力平衝型振子式傾斜計（明石製作所製）を設置した・

この傾斜計の原理は，一般的な振子式傾斜計をコソデソサー・差動トラソスによる力平衡型にしたものである．この力平衡型振子式傾斜計の概形を図9（A）に示す．図の様に，振子支柱マグネット・極板が一体となって振子を形成し，白在継手ばねでケースから吊られている．白在継手ぼねは，十字ぼねの組合せで構成され，水平2方向に振子カミ白由に動く事を可能にしている．この形式を2軸式と呼ぶ．
この振子の傾斜角変化は，ケース側に固定された極板と振子側極板とで形成されるコソデ

ンサーの容量変化として検出される．この電気容量変化は発振器増幅器・復調器等によって傾斜角変化に応じた電流変化に変換され，ケース側に取り付けられたコイルに導かれる．

この電流を流されたコイルは振子のマグネットに力を加えて振子を中立位置に保つ．このフグードパック電流を電圧換算して出力させる．この様なフィードバック・システム2組から2榊式の力平衡型振子式傾斜計は形成される（明石和彦・福尼信平，1977）．この傾斜計の一48一

地殻傾斜の群列観測（その1）一佐藤・高橋

表2力平衡型振子式傾斜計の特性
Tab1e2，

CharacteristicbalancedofapenduIun1七ype

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振子重量 5009
傾斜測定範囲／・・i・g

120〜0・001秒角パ帥k〔1i＼（±6Vf．s。）

傾斜補正範囲↓＼∠／C［賦岬1±3度角（モーター）

土50秒角（Dバイアス）

図10傾斜計検定用台座
Fig．10Base

for士he

drift

test．

特性を表2に示す．
この傾斜計は孔井内設置を目的として製作されたものであるが，そのままでは地下深部の孔底に設置する事がむずかしい．この傾斜計の測定範囲は最大±60秒角であるが，作井の際の孔芯傾斜は鉛直から±3度角位が限度である．そのため，傾斜計本体を孔井内で鉛直にするための姿勢制御装置を備えており，地上からパルス・モーターを駆動することにより制御することができる（図9（A））．以下，この姿勢制御装置を含めて傾斜計と呼ぶ．

傾斜計自体の各接合面はラッピソグ接合され，部品及び組立後の残留応力除去のため，150℃500時問程度の熱処理がほどこされている．傾斜計はステソレス製の耐圧耐水筐体に格納される．

観測井の孔底には非磁性ステソレス製ヶ一シソグ（設置用ケーシソグ）が膨張性セメソト
によってセメソチソグされ，この中に傾斜計の入った筐体が設置される（図9（B））．設置

用ケーシソグにはキーが出ており，筐体側面下部にキーみぞが掘ってある．このキーとキー

みぞにより筐体を所定の方位に設定する事ができる．筐体上部には3個の腕を持つ固定器（図9（C））がある．筐体をシャフトで吊り下げている時には自重により固定器内のスプリ

ソグがたわみ3個の腕は引っ込んでいるが，筐体が孔底に着底すると同時に3固の腕は中央の三角錐がクサビとして働くため設置用ケーシソグ内壁に押しっけられ筐体を固定する．この筐体と設置用ケーシソグは，加工歪を坂るため150℃200時問程度の熱処理がなされている．

（2）安定度テスト

傾斜計を筐体に格納する前段階として，その安定度を調べた．概してDCの測定器は，

一49一

国立防災科学技術セソター研究報告

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図11東京大学地震研究所鋸山地殻変動観測所におけるドリ7ト・テスト
Fig．11Drift亡es亡attheNokogiriyama

observatory（E．R．I．）

高分解能のものを作ることよりもドリフトの小さいものをっくりあげることの方がむずかし
い．機械加工時や組立時の歪・加工精度・可動部の遊び・電子回路から生じる電気的不安定
等がドリフトの原因として考えられる．

この安定度については工場内検査では不十分であるので，岡部・近叉・野田沢用の3台に中伊豆地殻活動動観測施設用の1台を加えて計4台を，東京大学地震研究所の鋸山地殻変動
観測所の横坑内のコソクリート台の上で試験測定した．

この試験測定には，鉄製のブロヅク（約80kg）に3本のボルトでステソレス製台座を取り付けたものを用いた（図10）．この台座には傾斜計を3台まで取付可能であり，入出力線
はステソレス製カパー上部から取り出される．この鉄製ブロック・ステソレス製台座・ステ
ソレス製カバー・ボルト等は，加工歪を除去するための熱処理を経たものである．測定に際しては，この台座に傾斜計を2台ずっ取付けたもの2台を用いた．台座は横坑内のコソク
リート台上に置かれ，台座を水平にするための粗調整は鉄製ブロックとコソクリート台の問にクサビを挾むことによって行なった．粗調整後に姿勢制御装置を駆動し，傾斜計出力が±5秒角以内になるように調節した．傾斜計出力は164mm幅の記録紙に±2秒フルス

一50一

地殻傾斜の群列観測（その1）一佐藤・高橋

ケール・25mmノ時の送り速度で記録した．

鋸山観測所はその西側が東京湾であり，潮位の影響はEW成分に顕著にあらわれ，特に大潮の時には0．1秒p−p程度になるが，NS成分の地球潮汐は不明瞭である．1977年12月から1978年3月までの問，何度かハソマリソグやクサビの調節等の設置状態の調整や姿勢制御をくり返したが，その内の良好なデータを図11（A）及び（B）に示す．図の点は日平均値である．このテスト中の1978年1月14日に伊豆大島近海地震があり，その際0．05〜0．3
秒角程度のステップがあらわれたが，同時にテストしていた傾斜計間に向き・大きさ共に相関はみられなかったので，台座への取付げの際の歪が地震動によって解放されたのであろうと推察した．テスト期間中には，他にいくつかの地震が記録されたが，ステップは観測されなかった．

目的とした安定度について
は，台座を動かしたり姿勢制

表3東京大学地震研究所鋸山地殻変動観測施設におけるテスト

Tab1e3Test

at

the

NOk09i「iyama

御を行なったりしたことの影

obse「va七0「y（E・R・I・）・

NS

響が中伊豆NSの様に安定

NODAzAWA

しにくいものもあるが・おおcHIKAMATA
lDif．ls0．0033 ／d（1．2 1／y） E0．0170／d（6．2 ／y）
o．oo08〃／d（o．3〃／y） o．o040〃／d（1，5〃／y）

むね5〜10日位で消え・後は

OKABE

NO．O077〃ノd（2．8〃／y）WO．0063〃／d（2．3〃ノy）

NAKAIzU

N0・0170

ゆるやかな変化を示していSO・0025

lDif・lる．これは，台座全体の流れ／d（O・9EW／d（6・2o・0093

一u…

／y）E0．0130／y）wo・o027

ノd（3．4／y）／d（4．7／d（1・oo．o037

■1L■

／y）

／y）

ノd（114

⊥L■

／y）

一

によるものと傾斜計のドリフトとの重ね合さった変化と考えられる．この事は近又NS・

EWや野田沢NSの様に姿勢制御直後の変化と数目後からの変化とが逆向きになるものがある事から推察される．この試験測定中の最も安定していた5日問程度の変化から求めたドリフト量を表3に示す．特に同じ台座上の同一成分についてのドリフトの差はさらに小さくなる事から，各傾斜計自体のドリフト量は表に示した値より小さいと考えられる．参考のために，表3には同一台座上の同一成分のドリフト量の差も示しておく．

実際に孔底に設置した時のドリフトには，傾斜計本体のみでなく筐体への格納の仕方・筐体の孔井内固定具合さらには設置用ヶ一シソグのセメソチソグの良否等がすべて影響してくると考えられるが，傾斜計本体の安定度を調べておくことはこれらの問題点を改善ていく上で基本的意味を持つと考えられる．

7．観測井
（1）作井
地殻活動観測井の作井は通常の水井戸作井や探査ボーリソグなどに比較して次の様な点に注意する必要がある．

一51一

国立防災科学技術セソター研究報告と．

＼＼

B．孔壁の崩壊を起こさない様にす
Zero

leve1

ること．特に設置用ケーシソグ

ノ■

1978年11月

A．孔芯傾斜を3度以内にするこ

BOREHOLE
C昌p

第20号

埋設深度付近は注意すること．

。

1011CC．P．
P

C．膨張性セメソトにより，フル

Cement81

10．99m

CC，P．
P

ホール・セメソチソグを行うこ（Okabe）（Okヨb畠 only）
only）

と．

これらの点に注意して以下の様な工711CC．P．
P

一＿＿一30．7ブm，15．OOm（Okal〕2）（Ch■kamata＆ Nodazawa）（Okab2）（Chikamata＆Noda・法を採用した．予定深度は岡部観測井が100m，野口沢及び近又観測井がCal〕1e

50mである．地表付近は土砂の崩壌
ire5を防ぐために7イソチドライブパイプ

1C
P
C．P．

Expansion

をセメ：■チソグし，特に岡部観測井に

cem直ntついては補強のため8イソチケーシソ
50．1
5010m
（0kabe〕（Ch■ka皿ata）（Nodazaw昌）（0kabe〕（Chika皿ata）（Noda・
98．65m，51．03m，

三畠se1
Ve畠sel
1息、1二1s皿・
1，Seis皿．，

グをさらに用いた（図12）．予定深度まlT

でワイヤライソエ法でコア採集（HQ一＝hel＝皿．
●

Stainlessss C C．P．
P

ダイヤモソドビット使用）しながらパ
0175m，5418m， 5324皿
532

411CC．P．
P

イロット孔を掘削した．この問，掘進（Okabe）（Ch■ka皿ata）（Nodazawa）（Okabe）（Chika皿ata）（Noda・

10mごとに孔芯傾斜を測定して常に10485皿，5728皿， 5634m
563

鉛直から2度以内になる様に地上の試●●（Okabe）（Ch■ka皿ata）（Nodaza田a）（Okabe）（Chika皿ata）（Noda・

錐機の調節等を行なった．このパイロ

図12観測井断面図
Fig．12

Proi1eofboreho1es。

ヅト孔をガイドとして拡孔するため，

パイロット孔の孔芯傾斜はできるだけ小さくおさえておくことが重要である． 地層状態と掘進状況のわずかな変化で傾斜は生じやすく，その修正は容易でない．

孔芯傾斜データを表4に示す．この傾斜測定の精度は20分である．コアと掘進状況から地質 ・岩質・孔壁崩壊の程度を推定して傾斜計設置深度を決め，この深度まで175mmφメタルクラウソで拡孔する・
拡孔後，キャリパー検層（孔経検層）を行ない，孔経及び崩壊の程度を調べて傾斜計設

表4孔芯傾斜Ta1〕1e4．

Inc1ina仁ionofboreho1es．

置深度の最終決定を行ない，かつセメソチソ

グの際のセメソトスラリー量の算出を行な

Station深について行なったが，これを図13に示す．

OKABE
CHIKAMATA

岡部観測井については掘削径175mmφより

NODAZAWAう．キャリバー検層は7イソチケーシソグ以

一52一

Stain1ess−

Pilot−

Reamed−

ho1e

ho1e

CaSing

Oo35

Oo36

0043

1005

1007

1o00

1o08

0050

Oo40

地殻傾斜の群列観測（その1）一佐藤・高橋

18cm

一30m

20

220

NODAZAWA

CHIKAMATA

OKABE
100％

一10m

「8cm2〕

22

24

0

10ぴ％

18cm20

22

0

100％

」
一50m

一50m

一100m

Fig．13．Caliper1ogging（lefthandsid−e）and

Cementbond−1ogging（righ七handside）．

図13キャリパー検層結果（左図）及びセメソト・ボソド検層結果（右図）・

も20mm以上拡がった部分が全体の32％に達し，近叉観測井にっいては10mm以上拡がった部分が全体の62％，野田沢観測井については10mm以上拡がった部分が全体の59％あり，何れも破砕された部分の多いことを示している．しかし，傾斜計設置用ケーシソグ

深度前後では掘削径から10mm以内におさまっており，傾斜計設置深度決定の妥当性を示してし・る．

キャリパー検層後，5イソチケーシソグを降下してセメソチソグを行なうが，それに先立って孔内洗浄を行なう．掘削時に使用したベソトナイトや掘削泥が孔壁に付着しており，これらは孔壁の崩壌を防止しているが，一方含水比が高く軟弱なためにケーシソグを孔壁に固着させるためには障害となり，またセメソトスラリーに混じると固結状態が変化して強度が著しく低下し，所定の膨張が得られない．そこで，ウェルクリーナー5％水溶液を注入して約1日放置し，その後清水で洗浄する．この時，孔壁の泥を完全に取り落として洗浄に時問をかけすぎると孔壁崩壊をおこすことがあるので，清水による洗浄は孔口から排出される水の状態を見ながら，適宜打ち切る必要がある．

一53一

国立防災科学技術セソター研究報告第20号

1978年11月

5イソチケーシソグのフルホール・セメソチソグを行なうために，先端からセメソト逆流防止弁付チューブ・貯泥管・ステソレス製設置用ケーシソグ・5イソチケーシソグを順次接続し，内部にはセメソトスラリー注入用のチュービソグパイプを接続しながら降下した（図12参照）・セメソトスラリーの組成は油井用G級セメソト1に対して水0．55，ジプカル（膨張剤）0・03とした．セメソトスラリー全量を注入後に栓をし，チュービソグバイプを地表に回収し孔内を洗浄した．セメソチソグ後，3昼夜程度の硬化待ちをし，セメソトポソド検層を行なった・この検層は，ケーシソグと孔壁の間の空隙がセメソトによってどの程度充填（じゅうてん）されているかを調べるもので，原理は音波検層の一種であり，ケーシソグを伝わる音波の減衰率がセメソト膠着（こうちゃく）の程度と良い相関を示すことを利用したものである・この結果をキャリパー検層の結果と共に図13に示す．フリーヶ一シソグの時の値を100％としてある．

石油井などのセメソチソグでは，0％が最良で40％までは良好と考えられている．コァ採
集やキャリパー検層による孔壁崩壊の程度から考えると，岡部観測井に比べ野田沢観測井さらには近叉観測井の順にセメソチソグでは良い結果が得られている．この様に作井の順に良好になってきたのは，キャリパー検層の解釈，ウェノレクリーナーによる孔井内洗浄，セメソ
トスラリーの送入方法等が一井ごとに進歩したためである．

（2）観測装置孔底設置

観測装置（筐体）の孔底設置に先立ち，孔底の設置用ケーシソグのキー方向を観測装置設
置用ゲージによって測定し，それに応じて筐体のキー溝の方位を調整・固定し，傾斜計の振子がNS・EW方向を向く樹こする．
筐体吊り下げ軸との接続金具にはロッドと逆向きのネジが切ってあり，これにロッドを接続して順次降下させる．ロッド降下と併行して信号ケーブル引上用ワイヤーを降下し，その問常時水漏れをチェックする．筐体先端が設置用ケーシソグのキーに当ったならば，ロッドを約20度ずつ回転してキーとキー溝をはめ合わせ，観測装置設置用ゲージによる着底深度と筐体の着底検出器モニターによる深度とを比較し，着底を確認する．キーとキー溝との遊びが約1度あるので，ロッドをその範囲で微小回転させ，設置用ケーシソグの支持台座と筐体
底部とのすり合わせを行なった．傾斜計・地震計・温度計の出力が正常であることを確認し

表5気泡型傾斜計の特性
Tab1e5．

Char乱cteristic

bubb1e七ype

出力感度

一

固有周期

of

a

ti1tme士er．

100mV／秒角

0．9Hz

傾斜測定範囲1㍑、豊1秒角
傾斜補正範囲一た後・筐体つり下げ軸とロッドとの問の逆ネジを切り，ロッドを地上に回収する．この操作は，降下前に回転数と切り離しに要するストロークとを実測しておき，その値と一致することを確認の後に行なわれる

・気泡型傾斜計±8、秒角〇ハイアス）

的沢地殻活動観測施設には，気泡型傾斜計（米国
一54一

地殻傾斜の群列観測（その1）一佐藤・高橋

Kinemetrics杜製）を使用した．気泡型傾斜計の原理は水準器と同じで，容器中に導電液体が封入され，その中の気泡の位置を傾斜角として電気的に一出力させる．容器はガラスキ

ャップと台座から成り，ガラスキャップは12inch半径に凹面にみがかれキャップ内面には4コの白金電極がはってあり，台座の中心にも白金電極がある．容器中には導電液体が封入され，水平時には液体が4コの電極の等しい面積と接するようになっているが，傾斜時には気泡が相対的に移動して4コの電極と液体との接触面積が変化するために中心電極と4コの電極問に低抗変化が生じる．この抵抗変化は電気回路で電圧変化に変換して出力される．この気泡型傾斜計の特性を表5に示す．この気泡型傾斜計は米国で開発され，いくつかの火山やカリフォルニアのサソ・アソドレアス断層近傍で多数使用されており，安定度も良いと言われている（Endo，E．I．etal．，1974；Ba㎝，C．F．eta1．，1975；Mortensen，C・E・and

M．J．S．Johnston，1976；Johnston，M．J．S．1976）．

BOREHOLE
1000㎜n

目

7

一

foam

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Silica

N

sand

濤
図14

的沢地殻活動観測施設（A）配置図→（B）観測孔断面図

Fig．14． NIa七〇zawa st乱tiOn（A）Con自gura士ion． （B）Proile of a borehole。

一55一

CCement

amic clsing
cas

Pipe

国立防災科学技術セソター研究報告第20号

1978年11月

この傾斜計は，地下2m程度に埋設して使用する様に作られており，傾斜計本体は5cmφ×107cmの円筒形金属管（全重量7kg）に封入され，地上電気回路との問は4．5mのケーブルで結ぼれている．ただし，機械的な姿勢制御装置は装備されていない．米国においては，ほとんどが地中2m位の孔にセラミック等のケーシソグを埋めてその中に傾斜計を珪砂で埋設している（Bacon，C．F．etaL，1975）．

作孔に先立ち，地表の風化層を電動ピヅクではぎながらクラック・断層の少ない所を選

び，4カ所を3mまで試掘し，内3点を傾斜計設置孔に決定した．当初三角形となるように計画したのであるが，コァや試掘孔の状態から図14（A）のような一列配置となった．2

段階に拡孔を行ない216mmφに整孔し，孔芯傾斜は1度以内になるよう配慮した（図14（B））．

セラミックケーシソグには，種々の検討の結果製品化されているムライト管（3A1．O。・

2SiO・）を使用した・ムライト管（148mmφ×170cm）に先端キャップと口元とを同じムラ
イト質耐火物で製作して設置用ケーシソグとした．セラミックは高温焼結材であるため歪変化が少なく，熱伝導率も低い等の利点がある．目本のような多雨地域で使用するためには完全に水密で，かつ長年使用しても亀裂が生じたり水密性が劣化したりしないことが必要である．また，降雨量の多い目本の気候を考慮して，セラミックケーシソグは膨張性セメソトモ

ルタルで固定した．地中の割れ目を満たす水の動きは制御できないとしても，岩盤とケーシ

ソグとの問への地下水の浸透は止めることができる．配合比はセメソト1に対して7号珪砂

Mt．TSUKUBA▲TSuK BA

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lN．R．C．．．〕〆〆

Mt．FUJI
▲

＾RRAY

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図15テレメタリソグ・システム
Fig．15．TeIeme士er

system．

一56＿

地殻傾斜の群列観測（その1）一佐藤・高橋

TELEMETER｝帆TOZAWAF一一■一一

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図16テレメタリソグ・システム
Fig．16

Te1emeter

system

1，水0．55，ジプカル（膨張剤）0．07とした．ここに用いた珪砂は，セメソト及び地下水により風化変質する成分が極力少たく，かっ孔内にモルタルとして注入しても分離をおこさな
いものを調査して，アルカリ分や雲母が少たくかっ円球状のものを選定した．

セラミックケーシソグ内での傾斜計の埋設は，孔底に少しずつ珪砂を入れ，木棒でつき固めながら傾斜計出力をモニターし，手で傾斜計の傾きを調節しながら順次進めた1傾斜計が半ぼ埋もれる頃から，充填された珪砂は弾性的なふるまいを示すようになる．台の傾斜計の埋設に約1時間かかったが，木棒でのつき固めを十分に行なわないと設置後の安定が悪い様である．埋設に使用した珪砂は0．15mm〜0．25mmφで，特に角がとがるように粉砕したものである．

9．テレメーター・システム
表6記録感度

この地殻傾斜群列観測のデータ収集のために一整丁。b1．6．Ov。。。11。。nsiti．ity．

備したテレメーター・システム（明星電気製）は， TILT（HIGH−GAIN） ±0，625s・・f。・．
TILT（LOW−GAIN）±40．O sec f．s．

電電公杜専用回線（D−1回線）利用のPCM方式テレメーターである．近叉・野田沢・的沢観測

TEMP．
■■一■■■■
RAIN

施設からのデータは岡部地殻活動観測施設にいっ

たん集められ，岡部地殻活動施設のデータと共

一57一

pRESSURE

一一…一一一一±2．5oC f．s．
■■
100mm h．s．

土50mb

f．s．

（Ch。。twidth164mm）

国立防災科学技術セソター研究報告第20号

1978年11月に，筑波（国立防災科学技術セーター研究本館）へと送られる（図15）．観測項目は表1に示したが，テレメーター・システムの概要を図16に示す．

このシステムはPcM方式であるので，特に送量側のA！D変換の特性・サソプリソグ
周期及びイソターフェースの特性によってシステムの性能が決定される．傾斜計の出カレソ

ジは約±6Vとひろいが傾斜感度は100mV／秒と小さく，地球潮汐もせいぜい5mV

P−P，程度と想像された・このような傾斜計出力のデータ搬送を可能にするために，A／D変換器

は積分型で入カレソジ±4v・16bit（122μv／LsB）のものを使用した．傾斜計出力は送量機内においてA／D変換された後に低感度成分（符号十上位6bit）と高感度成分（符号十下位gbit）とに分割され10bit／Wordとして搬送され，受量機側で土5V・10bitでD／A変換される・筑波において，各傾斜計出力は±5vフルスヶ一ルの6打点式記録計（送り速度12．5mm／時）によって記録されており，雨量・気圧・観測井内温度が同時に記録されている．記録紙上の感度を表6に示す．

10．データ
岡部地殻活動観測施設は，1977年3月末から観測を開始した．地震データはトリガー方式
により14チャソネル・ベソレコーダーによって収録されており，中伊豆地殻活動観測施設の地震データと共に，震源決定に重要な役割をはたしつつある（国立防災科学技術セソター，

1977）・岡部観測井に1977年3月に設置された傾斜計はドリフトが大きく，修理が必要とさ
れ・正常な傾斜観測が行なわれるようになったのは再設置後の1978年3月25日からである．

近叉地殻活動観測施設は1978年2月19日から，野田沢地殻活動観測施設は1978年2月24日
から観測が開始された．詳しい解析は続報で行なうこととし，ここでは設置直後の情況にっいて述べよう・3カ所の地殻傾斜データを1日1回プロットしたものを図17（A），（B），（C）に示す．いずれの傾斜計も設置後2日目ごろから潮汐を見わけることが可能であった．5月

現在のドリフトは岡都EW成分が少し大きくてO．45秒／月程度であるが他は0．1〜0．2秒／
月程度であり，設置後2ヵ月程度としては良好たデータを提供していると考えてよいであろう．

3ヵ所の傾斜をもう少し詳しく見るために，4月ユ9日から28日までの10日問を1時問1回
プロットしたものを図18に示す．図には理科年表から焼津の満潮・干潮の時刻をプロットしてある。図7からもわかる様に焼津は観測井のSE方向にあたる．図18からは，焼津が満潮の時に地動SE下がりとなっており，海水の荷重による地殻傾斜と考えてよさそうである・4月26日は月の最近日（大潮）である．3観測点の傾斜変化は振幅で1割程度違う時もあるようだが，ほとんど位相もそろっている様である．トラブルとしては，時々ステップが出ることがあり（図18），特に近又では設置直後に多かったが日を経るに従ってその発生は減ってきている．傾斜計による地震記録を図ユ9に参考のため示す．

一58一

地殻傾斜の群列観測（その1）一佐藤・

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図17初期ドリフト
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25

26

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APRIL

28
1978

図18 岡部近叉・野田沢地殻活動観測施設における傾斜変化，及び焼津における潮位Fig．18Ti1士dataa士Okabe，ChikamataandNodazawa

一59一

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国立防災科学技術セソター研究報告

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1978年11月

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打点式記録計による地殻傾斜データ

的沢地殻活動観測施設については，ユ978年2月7目に埋設を行なったが，テレメーター装置及び記録計の調整等による欠測のために，まだデータの蓄積が少ない．記録からは日変化が大きく，その振幅は大きい日で0．5秒以上あり，地球潮汐を識別できない．観測地点が山の北面の小尾根の肩の位置にあることから，9時頃からの日照の影響によるものと思われる変化があらわれている・コブ状の地形から熱膨張による影響も大きいものと思われる（Har−rison，J．C．and

K．Herbst，1977）．

なお，気圧計は1978年7月頃から作動の予定である．
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静岡県志太郡岡部町における地殻傾斜群列観測は，1976年度の科学技術庁特別研究促進調整費r東海地方東部におげる地殻活動に関する特別研究」による岡部地殻活動観測施設の整備にはじまり，翌1977年度の同調整費r東海地域の地震予知に関する総合研究」によって群
列観測の形が整えられた．

微小地震観測は当初から順調に続げられたが，振子式傾斜計はドリフトが大きくステップ

一60一

地殻傾斜の群列観測（その1）一佐藤・高橋

が多発して正常た観測ができなかった．この問，同型式の振子式傾斜計（中伊豆地殻活動観測施設）の修理によって機構欠陥が発見された．

地殻傾斜観測が正常になされるようになったのは本報告に述べたように，1978年2月末か
らであり，テレメーター装置・記録計等の調整を経て定常観測に入ったのは4月からである．

この小稿が書かれた時点では，3台の傾斜計の初期ドリフトが小さくなり互の相関がやっと見られるようになった段階である．以下，続報にて詳しい解析を行なう予定である．
謝辞

静岡県志太郡岡部町における地殻活動観測施設建設にあたっては，岡部町役場企画課長野々山幸雄氏，同係長長谷川晃士氏にひとかたならぬ御世話になった．六杜神杜氏子総代村越
謙三氏（岡部地殻活動観測施設），入野武雄氏（近叉地殻活動観測施設），増田松江氏（野田沢地殻活動観測施設），大石嶺次氏（的沢地殻活動観測施設）は，この観測の主旨に理解を示され，用地借用をさせて下さった．振子式傾斜計の検定にあたっては，東京大学地震研究
所笠原慶一教授及び同所鋸山地殻変動観測所島津孝氏の御好意により，同観測所横坑を使用させていただいた．この検定作業には，（株）明石製作所の寺山吉一氏，上原正義氏はじめ

相模工場第二部の方々の協力を得た．観測井に当っては，（株）住鉱コソサルタソトの寺沢康夫氏，加藤剛一氏，高塚芳枚氏のボーリソグエ法の工夫による所が多かった．テレメーター

システムの設計に当っては，（株）明星電気の山口耕作氏の協力による所が多かった．セラ

ミックケーシソグの製作及び埋設用珪砂の粉砕には，（株）大阪窯業耐火レソガの小田中真

一郎氏の協力・知見の提供による所が多かった．珪砂の知識・入手には地質コソサルタソト

河田茂磨氏に，珪砂の調査には田中耕平研究員（第三研究部地表変動防災研究室）の協力を得た．1976年度の岡部地殻活動観測施設の建設は，塚原弘昭研究員（第二研究部地震地下水研究室）の貢献が大きかった．気泡型傾斜計の埋設に当っては，浜田和郎室長（第二研究部
総合地震予知研究室）の助力を得た．また，この地殻活動観測施設の建設は，総務課・企画課の方々の支援なくしては，なし得なかった．記して，御協力下さった方々に感謝の意を表
します．

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