地下空洞のニアフィールド遷移域での3次元電磁応答

摘要

電磁探査では地下空洞は探査困難な対象の一つであるが，鹿児島県では，崩壊の恐れがあるにもかかわらず位置や構造が正確には把握できていない地下壕が多数存在する。 我々は，周波数1k-100kHzの高周波CSMT装置を用いて，これらの調査を実施している。 その際，水平ループアンテナを用いて，ニアフィールド遷移域で探査を実施したところ，空洞の直上で，MT法で予測される値より大きな見掛比抵抗値が観測された。 本研究ではこの現象を確認し，その原因を明らかにするために，差分法を用いた水平ループアンテナ（鉛直双極子磁場）による地下空洞（トンネル）の3次元電磁応答を計算した。 得られた結果は次の通りである。 トンネルによるニアフィールド遷移域での最大見掛比抵抗増加率は，ファーフィールド域に比べて大きくなる。 遷移域での最大見掛比抵抗増加率は，トンネルの深さ（土被深度）によって決定され，土被深度がスキンデプス以下では周波数，大地の比抵抗値にほとんど依存しない。 この増加率は土被深度がスキンデプス程度以上になると減少するが，ファーフィールド域に比べると緩やかである。 そのため，ニアフィールド遷移域では広帯域で，トンネルによる高い見掛比抵抗値が観測できる。 このような現象は，ニアフィールド遷移域で見掛比抵抗の増大がない鉛直ループアンテナ（水平双極子磁場）では生じず，水平ループアンテナ特有のものである。 また，水平ループアンテナのこのような性質は，電磁探査では困難とされる地下空洞検出に効果的である。