形形色色的前兆现象

作为地震预报的一种方法，发现了反复测定地表自然伽马线分布这一方法。地震预报的基础，在于正确捕捉前兆现象。已经查明，存在各种各样的前兆现象，包括地表变形和倾斜，上下移动，地磁和地层导电率，地下水的水位和水质，土中气体等地震前的变化，动物的异常行为，地鸣、发光现象等也是前兆现象。

产生前兆现象之后，直到引发本震的时间，经验表明，越是大地震，时间越长。例如，3级地震的前兆，在5 ~ 6日前产生；7级则在4.2 ~ 15年前产生。顺便说明，级是距震源100公里的地点，假定设有地震仪，其最大振摆用微米单位表示的对数。

诚然，必须预报大地震，但是，即便有大地震，在5年、10年前，前兆现象就产生了，地震预报的难度可想而知。目前，加强集中众多前兆现象的态势是重要的，另外，从捕捉到的现象，更好地区别与地震无直接关系的技术开发，也是必要的吧！

地下水的氡浓度变化

笔者长期在农林水产省的农业土木试验场，探索水和土中含有的自然放射性，进行地下水的研究工作。这项研究，在选择适宜开发地下水的地点，在调查流动时，地震的前兆却成为妨碍，因此，自然与地震也就成为研究对象。1967年，苏联的研究人员宣称，如果测定地下水的氡222浓度，有预报地震的可能性。他们在塔什干，钻掘了十几口深2公里的自喷井，历时12年持续观测，发现在地震前，地下水中的氡222浓度，明显发生变化。

地球的岩盘，是自然放射性核素，在n ~ n+ ppm的范围，一定含有铀238。其含量取决于各地层拥有的值。铀238产生放射性衰变，逐渐连续衰变，在第14代的铅206，逐渐成为稳定的核素。到镭226是固体，但衰变为氢222，就成了难以化学反应的不活性气体，因此接近地层粒子表面的氡222，逸出地层之外，其数量为n ~ +n%。逸出的氡222可贮于地下水。

雨渗入地下水之中，由泉等再涌出地表的循环水，仅为全部的1成左右。大半是仍旧停留于地下的停滞水。停滞水的氡222浓度，因放射平衡原理，变成保持各地层固有的浓度。循环水的浓度，没有达到平衡的时间，因此，比停滞水低。

但是，地震的机理，通常有如下看法。在岩盘，两个推力面对面地碰撞，在其接点附近膨胀起来。于是，力的方向大致在角的方向引起拉曳的震动，因此，引起前震，有时候形成小断层，再碰上力，就会引起本震，发生大的断层。继后，连续不断地余震，岩盘发生小的裂缝。

地震前，岩盘一膨胀，从地层氡222逸出的面积就会增加，停滞水一部分流出，为此，循环水的氡222浓度，与岩盘的膨胀成比例地增加。从地震前几个月，岩盘的膨胀急剧增大，因此，循环水的氡222浓度也急增。从井中能测定的仅限于循环水，但其氡222的浓度，最高是当初的3倍。在之后的阶段，由于因膨胀产生的裂缝，到达地表的氡222发散入大气，和在其裂缝，氡222浓度接近为零，浸入地表水，所以地下水的氡222浓度急剧降低，这样持续几日后，爆发大地震。

这样明显的前兆现象，中国和美国早就尝试在地震预报上应用，都在大地震预报获得成功。那以后，在这些地区，地下水的氡222的浓度没有变化，却会发生大地震，便成为一个问题。

一箭双雕的伽马线测定

一方面，土中气体的氡222浓度的测定，作为认识前兆的一种方法，正广泛使用。据认为，地层，因几公里间隔，在垂直方向有深达几十公里的裂缝。大部分裂缝，紧贴或粘土化，不通气和水，但一部分，至少在表层近处，是间隔的裂缝。1927年，西德的安布朗发现了，从地层逃出的氡222的一部分，沿开通的裂缝，大量上升。裂缝的土中气体的氡222浓度，与地下水中的氡222相同，在是地震前兆的地层膨胀，大幅度增加，在表层部分，大气和地表水浸入裂缝，就大幅度降低。其次，氦4也以气体贮于岩盘，在地震之前，显示与氡222相同的情况。近年来，发现岩盘膨胀时和形成断层时，大量发生氢。用表层裂缝上升的氢的浓度，分析地震前兆的研究也颇为盛行。

测定这些土中气体浓度的方法，具有浓度发生很大的变化能详尽的理解地震前兆的特点。但是，需要精密的检测，因此要想覆盖广阔的地域，劳力太多。

因此，考虑用汽车检测表层的氡222数量的方法。

岩盘，含有约70种自然放射性元素，其中放射高能伽马射线的是铋214、铊208、钾403核素。如果在地表设置检测仪，从地表到深30厘米的表层，来自含有的这3种核素的伽马线剂量，在短时间内，可同时定量测定。核素不同，伽马线的能量亦有不同，因此能判断。铀238的含量，各地层是固有的，因而从母核素铋214放出的表层的伽马线剂量，也是各地层的固有值，为此，铋214的伽马线剂量急剧变化的地点，是地层的分界线，往往是断层的位置。此外，铋214是从氡222的第3代母核素，其活动大体与氡222相同，因此，从开通的裂缝，是氡222上升的地点，铋214的伽马线剂量也急剧增高。

由于上述特征，应用伽马线一次检测，可以获得地域的断层分布，其中间隔开通了的断层分布，来自那里的氢222的上升量分布等。

迈向实用化

但是，实际上，伽马线量在地形、地质、气候等很多条件下，有很大的差异。另外，在人为条件下，在建筑物、石墙、石壁等形状上的凹凸和受自然放射性核素含量高的肥料、沥青铺设等影响，产生伪峰值。例如，靠近肥料仓库旁，线量就提高，但刚进入交叉点，也会显出峰值。因此，取得铋214和铊208的比，及铋214和钾40之比，就可作时间序列分析，大幅度地除掉这些的影响。比之值，不受气候条件和人为条件所左右，各地层大致是一定的。另外，所谓时间序列分析，是将获得的数据，在即将与5个数据平均比较之前，与平均的间隔限于比5个数据的标准偏差大时，可判断伽马线量升高或下降。据此，可去掉地层中的比值微小变动的影响。

在地层的分界线，两个比之值突然变化，在其分界线，由裂缝有氡222上升，按照上升量就可追加峰值。

这个峰值，比从高的地层移向低的地层时，处在高的地层易于查明；处在低的地层难以查明。因此，数据分析，不但在汽车行驶方向，而且在相反的方向也能进行，观察到峰值，可以做到定量。

研制的载于汽车的装置，一边以时速4公里速度行驶，一边以每30秒钟分析数据，打出符号，在断层和裂缝地点，蜂鸣器还能鸣响。研制的便携式装置，适用于汽车不能进入的地区和用汽车发现断层和裂缝地点边缘3这种装置用5分钟检测一个地点，立即显示测量值和分析值。

使用这种装置，经过地震后5年，4次检测了1980年遭受群发地震的位于福岛县喜多方市以西约10公里的山都镇周围100平方公里。地震后约5个月检测，约40处间隔发现了开通的裂缝。在那个地点的氡222的上升量，大部分随时间的流失而降低，但在其中，2年8个月后，或者4年半后，显示峰值的地点有几处。据认为，这是地震后形成的新的裂缝系的缘由。

将检测结果标识在地图上，在各个检测地点，氡222浓度显示峰值的裂缝，据认为是新的裂缝系，因而用粗线连结。

群发地震，从1980年3月末的23日期间，发生了67次。群发地震是指前霞、本震、余震难以区别的频频发生的地震。往往发生在裂缝多的某些地层。在这个地区的正东侧，于1911年有过大地震，当时，裂缝多，因此，大概是群发地震吧；群发地震5个月后，南北走向的裂缝，在与它斜交的沿河的低地带，沟通了裂缝系。南北走向的裂缝，与业已知道的断层一致，地层的膨胀，表示了已经打通某些断层的间隔。

但是，在2年8个月后，许多裂缝正在萎缩，与断层垂直相交的新的裂缝系打开了。在4年半后，在西北，产生了新的倾斜的裂缝。在5年半后，东西方向的裂缝不存在了，倾斜的裂缝系向东南延伸。

也能开发铀矿床等

如果精心追溯这种裂缝的活动，据认为有益于地震预报。如上述，地震是推力碰撞，地层膨胀，推力在直角方向引起震动之后，与断层的发生一起引起的。裂缝的分布，如果在推力方向萎缩，在拉曳方向扩大，在交点附近发生地震的可能性就大。

这个方法的优点，在于通常在裂缝的正上方，测得氡222的数量。检测地下水的氡222浓度时，离开裂缝的地点，得不到地下水难以流动地层的情报。如果应用这个方法，即使在水难以流或的地层，用上升气体可以清楚地观察到裂缝的变化。为此，据认为，极有希望用于地下水氡222浓度不发生变化的大地震预报。

这个方法，是调查来自3种核素的伽马线的比，因此，取名为“三核比法”。不仅使用于地震预报，而且，利用于地层裂缝水、地热水、铀、天然气矿床等的开发。去年底，在葡萄牙召开的国际会议上报道时，引起了很多人的关注。祝愿“三核比法”在广泛的地区应用，建立有效性的日子来临吧！

［科学朝日（日）1988年第7期］