Seismicity-induced groundwater level changes in boreholes around Mizunami Underground Research Laboratory (MIU), Japan; Effect of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake

2011年東北地方太平洋沖地震に伴う瑞浪超深地層研究所周辺における地下水位変化

丹羽 正和   ; 竹内 竜史  ; 尾上 博則 ; 浅森 浩一; 梅田 浩司; 杉原 弘造

Niwa, Masakazu; Takeuchi, Ryuji; Onoe, Hironori; Asamori, Koichi; Umeda, Koji; Sugihara, Kozo

瑞浪超深地層研究所とその周辺では広域地下水流動研究などのため、複数のボーリング孔で地下水観測を継続的に実施しているが、2011年東北地方太平洋沖地震において、明瞭な地下水位の変化が観測された。それによると、立坑のごく近傍では最大約15mの水位上昇を示したが、立坑から離れた地域ではすべてのボーリング孔で1-5m程度の水位低下を示した。地震直後の地下深部における地下水位変化のパターンは、地震直後の体積歪変化の分布パターンと良い相関を示すことが言われている(膨張域で水位低下、収縮域で水位上昇)。地殻変動解析ソフトCoulombによる体積歪の計算結果からは、瑞浪地域では約2.3E-7 strainの膨張を示す。したがって、立坑から離れた地域におけるボーリング孔での水位低下は、東北地方太平洋沖地震に伴う体積歪の変化を反映している可能性が高い。一方、急激な水位上昇を示した立坑のごく近傍では、立坑掘削に伴う継続的な水位低下が続いていることが知られている。この領域では、地震による地殻の膨張が割れ目の開口を促して透水性が上昇し、地下水位の急激な回復を引き起こした可能性が考えられる。

Groundwater level changes associated with the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake are observed in the almost boreholes in and around the MIU site. All boreholes arranged away from the MIU showed drawdown ranging from 1 to 5 m. It is consistent with the volumetric strain changes calculated from the fault models associated with the Tohoku earthquake. In contrast, groundwater levels were elevated up to 15 m in the boreholes localized in the vicinity of the MIU. Dilatation caused by an earthquake is possible to induce crack opening and subsequent permeability increase. This mechanism could cause the anomalous elevation of groundwater level within the MIU site, as a temporal recovery of continuously artificial drawdowned groundwater level.