７−４

近畿地域の地下水位観測結果（1998 年 5 月〜1998 年 10 月）(2)The Variation of the Groundwater Level Observed by Telemetering System in theKinki District，Japan (1998.5-1998.10) (2)
地質調

査 所

Geological Survey of Japan
1998 年 5 月〜1998 年 10 月の近畿地域におけるテレメータによる地下水位の観測結果を報告する。
地質調査所では，平成 7 年度および平成 8 年度補正予算で近畿およびその周辺地域に 28 箇所−34観測井（１カ所に２つ以上の観測井がある場合や，１つの観測井でも２カ所のストレーナ位置の水位を個別に測定しところがあり，それぞれを個別にカウントしている）の地下水観測施設を整備しており 1), 2)，今回結果を報告するのはそのうちの 19 箇所（22 観測井）である（第１図，第１表，hks・kwnはケーシングを二重にして内管（hks-i, kwn-i）と外管（hks-o, kwn-o）で別々の深さの地下水を図っている。obkには観測井が２つあってobk1，obk2 と名付けている）。第２図〜第６図は１時間値の生データと補正値を示してある。補正値は潮汐解析プログラムBAYTAP-G3)によって，気圧・潮汐・不規則ノイズの影響を取り除いた後のトレンドである。なお， tkz, obk2, yskは地上より上に水位が来るので，井戸口を密閉して水圧を測定しそれを水位に換算している。
1998 年 5 月〜7 月の 1 時間値を主に用いて，各観測井の潮汐成分をBAYTAP-Gで計算した。O1とM2分潮で 1ｍｍ以上の振幅が得られたのは上記 22 観測井中 16 観測井である（第１図，第７図）。また第 8 図には，地球潮汐による理論体積歪変化からの位相差を示した。体積歪の縮みと水位の上昇が一致したときの位相差を 0 度としている。また，理論潮汐を計算するプログラムGOTIC4)を用いて，地球潮汐だけでなく海洋潮汐による加重変化も加味した，各観測井における体積歪の潮汐変化の振幅と位相（地球潮汐による理論体積歪変化からの位相のずれ）をＭ2分潮とＯ1分潮で計算した（第９図，第 10 図）。ただし，淡路島海岸沿いのhrb,ikh,sedについては，GOTICが瀬戸内海の潮位を太平洋の潮位で代用している等の理由で正確に計算できないので算出していない。第９図・第 10 図から水位の体積歪変化に対する感度（以降，単に歪感度とする）と位相のずれを求めたのが第 11 図・第 12図である。
歪感度に関して（第 11 図），水位変化が単純に体積歪変化に比例するならば，●と■は一致する
筈であるが必ずしもそうはならない。帯水層の被圧が不十分だと，Ｍ2の振幅の方が大きくなるし（１種のハイパスフィルターの効果），透水係数が十分大きくないと逆にＭ2の振幅が小さくなるのであ，水位変化が単純に体積歪変化る（１種のローパスフィルターの効果）。位相に関しては（第 12 図）に比例するならば，●と■は一致して 0 度の所に並ぶ筈であるが必ずしもそうはならない。位相が遅れるケースが多いのは，帯水層から井戸に水が出入りするのに時間がかかるためで，これが上述のローパスフィルターの効果を生み，Ｍ2の方が位相の遅れが大きくなる。逆にハイパスフィルタ−の効果が生じると位相が見かけ上進む5)。
第 11 図から歪感度は 0.2〜6mm／10-9strain であり，水位計の分解能が 0.2ｍｍ程度（tkz, yskは 1mm程度）なので，これら 13 観測井では潮汐の周波数帯で 10-9〜10-10またはそれより大きい体積歪変化−474−を検出できることがわかる。他方，潮汐変化の振幅が 1mm未満の観測井は，体積歪変化のＭ２分潮の振幅が 10-8程度であることを考慮すると，歪感度は 0.1mm／10-9strain未満であることがわかる。
1998 年 3 月〜10 月に第１図の範囲で，Ｍ4 以上で深さ 30kmより浅い地震は，4 月 22 日 20 時 32分に三重県北部に発生したＭ5.4 の地震だけである（第１図）。この地震について，11 の観測井（kwn-i，kwn-o，hks-i， hks-o，hts，knm，obk1，obk2，ohr，tkz，ysk ）でコサイスミック〜ポストサイスミックな水位変化が観測された（第13 図・第 14 図）。このうち，ステップ状の水位変化があると判断される 9 つの観測井について，久家（1998）6)による同地震の点震源モデルと岡田（1992）7)の歪計算プログラムで観測井毎のコサイスミックな体積歪ステップを計算し，歪感度を求めたのが表２である。さらにhtsにはボアホール型の水平３成分歪計があるので，観測されたコサイスミックな面積歪変化に 2/3 を乗じて体積歪変化を算出し，歪感度を求めた（第３表）。htsでは理論体積歪値と観測値のセンスが逆で値も大きく変わるが，これは，歪計算プログラムが均質な半無限の岩盤に相当する弾性体を想定しているのに対し，htsの歪計が堆積層に設置されているのが主因と考えられる。
潮汐周波数帯における歪感度は，knm・kwn-i・obk1・obk2・ohrで 0.2〜1mm/10-9（第 11 図）およびhks-i・hks-o・hts・kwn-o で 0.1mm／10-9strain未満であることを考慮すると，第２・３表における地震時の歪感度は潮汐の周波数帯のそれより数倍〜数千倍程度に見積もられることがわかる。また
そのセンスもkwn-iでは負（つまり体積縮小の時に水位増加，体積増大の時に水位減少）とはならない。これについては，htsにおけるような理論体積歪変化値と実際の値との違いや，体積歪変化以外の要因（透水係数変化，液状化）による水位変化が重なっている等の理由で説明できると思われる。
（小泉尚嗣・佃 栄吉・高橋誠・佐藤努・松本則夫・伊藤久男・桑原保人・長参1)

佃考文秋雄・佐藤隆司）

献

栄吉：変動解析研究室の現在の研究内容と今後の展望−東海地域の地震予知研究及び内陸活断層の活動モニタリング−，地質ニュース，523（1998），29-34．
2) 地質調査所：近畿地域の地下水位観測結果（1998 年 3 月〜1998 年 4 月）(1)，連絡会報，60（1998），533-536．
3) 石黒真木夫・佐藤忠広・田村良明・大江昌嗣:地球潮汐データ解析−プログラム BAYTAP の紹介−,統計数理研究所彙報，32（1984），71-85．
4) Sato, T.,and H. Hanada：A Program for the Computation of Oceanic Tidal Loading Effects ' GOTIC',
Publ.Int. Latti.Obs.Mizusawa, 18 (1984) , 29-47．
5) 小泉尚嗣：地殻歪と地殻内流体，火山，39（1994），169-176．
6) 久家慶子: 強震計波形データを用いた地震の震源パラメタの自動決定、平成 7〜9 年度科学研究
費基盤研究(A)(1)研究成果報告集「地震防災を目的とした地震情報の即時伝達システムに関する研究」(研究代表者:入倉孝次郎)（1998），10-30．
7) Okada, Y.: Internal Deformation due to Shear and Tensile Faults in a Half-space, Bull. Seism.Soc.Amer.,82（1992），1018-1040．

−475−

第１表

データを紹介した 19 観測点（22 観測井）のリスト

Table1

第２表

List of the 19 observation stations and 22 wells

1998 年 4 月 22 日の三重県北部の地震（Ｍ5.4）のコサイスミック〜ポストサイスミックな水位変化と地震モデルから計算されるコサイスミックな体積歪変化から見積もられる水位歪感度

Table.2

Observed coseismic and/or postseismic well water level changes caused by an earthquake(M5.4) inthe northern part of Mie Prefecture on April 22, 1998 and strain sensitivity of the well water levels
estimated from theoretical coseismic volumetric strain changes which is calculated from the fault
models for the earthquake.

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第３表

hts における，三重県北部の地震（Ｍ5.4）の際に観測されたコサイスミックな体積歪変化とコサイスミック〜ポストサイスミックな水位変化から計算される歪感度

Table.3

Observed coseismic and/or postseismic well water level change caused by the earthquake(M5.4) inthe northern part of Mie Prefecture and the strain sensitivity estimated from observed coseismic
volumetric strain change at hts

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第１図

地質調査所の地下水観測点の分布（●・■・＋）と活断層。☆
印は 1998 年 4 月 22 日の三重県北部の地震（Ｍ5.4）。●・■の観測点の観測井の結果を今回紹介している。■は水位に M2 とO1 分潮において 1mm 以上の振幅で潮汐変化が認められる点。

Fig.1

Distribution of active faults and observation stations of Geological
Solid circles and squares show the第２図

hrb・ikh・sed・bnd・ngr の 1998 年 5 月〜10 月の観測結果

stations where the observed data are shown in this report.

Fig.2

Observational results at the wells of hrb, ikh, sed,bnd and ngr from

Survey of Japan(＋, ●，■).

May 1998 to October 1998.

Especially at the stations expressed by the solid squares, there are
tidal oscillations of the groundwater level whose amplitudes are
1mm or greater at O1 and M2 components.
☆:Epicenter of an earthquake(M5.4) occurring in the northern partof Mie Prefecture on April 22, 1998.
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第３図

tkz・tnn・ing・ikd の 1998 年 5 月〜10 月の観測結果

第４図

hts・knm・ohr の 1998 年 5 月〜10 月の観測結果

Fig.3

Observational results at the wells of tkz,tnn,ing and ikd.

Fig.4

Observational results at the wells of hts, knm and ohr.

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第５図

hks-i・hks-o・kwn-i・ kwn-o・nnn の 1998 年 5 月〜10 月の観測第６図

obk1・obk2・kry・goj・ysk の 1998 年 5 月〜10 月の観測結果

Fig.6

Observational results at the wells of obk1,obk2, kry, goj and ysk.

結果
Fig.5

Observational results at the wells of hks-i, hks-o, kwn-i, kwn-o and nnn.

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第７図

Ｍ ２ 分潮とＯ １ 分潮で１ｍｍ以上の振幅が認められる 16 井戸の個々の分潮における水位の振幅。誤差はBAYTAP-Gから算出される標準偏差の２倍。

Fig.7

Tidal amplitudes of the 16 well waterlevels which are 1mm or greater at O1and M2 components. The error bars show
twice the respective standard deviation
estimated by BAYTAP-G. ■ ： O1component,●：M2 component.

第８図

上述の 16 の井戸におけるM2分潮（●）とO1分潮（■）の地球潮汐による理論体積歪変化からの位相のずれ。大部分の井戸水位は理論体積歪変化より遅れていることが分かる。誤差は
BAYTAP-Gから算出される標準偏差の２倍。

Fig.8

Phase shifts of the 16 well water levels
from theoretical tidal volumetric strainchanges caused by Earth tides. Most ofthem are delayed from the theoretical
tidal volumetric strain changes.The error
bars show twice the respective standard
deviation estimated by BAYTAP–G.■：O1 component,●：M2 component.

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第９図

GOTICによって求めた各観測井における体積歪の潮汐変化の振幅（●：M2分潮, ■：O1分潮）Fig.9

Tidal amplitude of volumetric strainchanges estimated by GOTIC. ■：O1component,●：M2 component.

第 10 図GOTICによって求めた各観測井における体積歪の潮汐変化における（地球潮汐による体積歪変化からの）位相差（●：M2分潮, ■：O1分潮）Fig.10Phase shift of volumetric strain changes
estimated by GOTIC from theoreticalvolumetric strain changes caused byEarth tides. ■：O1 component, ●：M2component.

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第 11 図第 7･9 図の結果から計算した水位の体積歪感度（●：M2 分潮, ■：O1分潮）Fig.11

Strain sensitivity of the well water levelscalculated from the results shown in Figs.
7 and 9. ■：O1 component, ●：M2component.

第 12 図

第 8・10 図の結果から計算した水位の体積歪変化からの位相のずれ（●：M2 分潮, ■：O1分潮）Fig.12Phase shift of the well water levels fromtidal volumetric strain changes estimatedby the program GOTIC, which wascalculated from the results shown inFigs.8 and 10. ■：O1 component, ●：M2 component.

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第 13 図Fig.13hks-i, hks-o, kwn-i, kwn-o, hts における三重県北部の地震直前直第 14 図knm,ohr, obk1, obk2, tkz, ysk における三重県北部の地震直前直後の変化（２分値生データ）。「EQ」という添字のある長い直後の変化（２分値生データ）。「EQ」という添字のある長い直線が地震の発生時刻を示す。

線が地震の発生時刻を示す。
Fig.14

Well water level changes at hks-i, hks-o, kwn-i, kwn-o and hts justWell water level changes at knm, ohr, obk1, obk2, tkz and ysk justbefore and after the earthquake(M5.4) occurring in the northern part

before and after the earthquake(M5.4) occurring in the northern partof Mie Prefecture at 20:32 on April 22, 1998. A long bar with 'EQ'of Mie Prefecture at 20:32 on April 22, 1998. A long bar with 'EQ'

shows the earthquake occurrence（2-minute original values）.

shows the earthquake occurrence（2-minute original values）.
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