物理探査

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物理探査(ぶつりたんさ)とは、「大地が発する物理現象や、大地に対して人為的に発生させた物理現象の反応を測定し、これを解析することによって、地下の状況を探査する技術」を言う。

この探査法は、特に鉱山等の資源を探査することを目的とする場合には「物理探鉱」と呼ばれる。探査機器の開発が進み、探査の簡便化・費用の低価格化が実現し、土木環境調査などのために応用され、「物理探査」と呼ばれるようになった。

物理現象の種類[編集]

地震探査[編集]

人工的に地震を発生させ、その伝播を測定し、これを解析することにより、地盤の地震波速度構造・音響インピーダンス構造を把握する。 伝播する(起振させる)地震波の種類により、いくつかの探査法がある。電気探査やボーリング調査と併用することにより、欲しい地質構造等を得ることができる。

電気探査[編集]

  • 広義には、探査対象領域の電気物性(主に比抵抗)を利用して探査を行う手法を指す。自然電位法、比抵抗法(狭義の電気探査)、IP(強制分極)法、電磁探査法等を含む。
  • 狭義では、人工的に電気を大地に流し、その応答(通常電位)を測定し、これを解析することにより、比抵抗構造を把握する。比抵抗構造で高比抵抗のところは固い地盤が分布し、低比抵抗のところは軟弱地盤もしくは断層が分布していることが多いとされるが、比抵抗は孔隙(間隙)率や孔隙水の電気抵抗に強く依存して、幅広く変化する。

電磁探査[編集]

  • 広義には、電磁波を利用して対象の電気物性(比抵抗や誘電率)を探査する方法。狭義の電磁探査や地中レーダー探査を含む。
  • 狭義には、直流に近い低周波数から数~数十MHz程度までの電磁波を利用して、電場(電位)や磁場を測定し、これを解析することにより対象の電気物性(一般に比抵抗)を解析する探査法。使用する電磁波の周波数がおよそ100MHzを超えると比抵抗ではなく誘電率を対象としたレーダ探査とみなされる。
  • 代表的に用いられる狭義の電磁探査の手法として、地磁気地電流法(MT法)や人工電流源電磁探査法(CSEM法)、時間領域電磁探査法(TEM/TDEM法)などが挙げられる。

重力探査[編集]

  • 重力の大きさを測定する。測定値は、ジオイドとも関連して広域的に観測される重力(標準重力)の大きさに、数種類の重力異常が加わった形で得られる。後者の重力異常(特にブーゲー異常)を解析することにより、広域・深部の地質構造を把握する。例えば、後述の磁気探査同様、分布の微分・二次微分をとることにより、異常のもととなる岩体の位置・大きさといった特徴を推定することが可能となる。垂直・水平分解能面の理由より、他探査法よりも安価・効率的に広域概査が可能であり、従来 基盤構造調査に用いられている。

磁気探査[編集]

  • 磁力探査とも呼ぶ。大地の持つ磁力を測定し、主にその異常の分布・大きさ・変化率などを解析することにより、磁気的な大地の状況(磁性体を中心とする岩体や構造)を把握する。特に、火山岩変成岩自体の探査や、それが構造上大きな役割を果たす地域の概査に適している。

物理検層[編集]

ボーリング孔内において物理探査を行い、孔壁周辺の探査を行うことを言う。物理検層により、ボーリング柱状図と検層によって得られる速度や密度、比抵抗といった情報が直接対比できるため、弾性波探査(特に反射法)と組み合わせると全体の地下構造が効率よく把握できる。

関連項目[編集]