アルファトラックエッチ法による断層の追跡
（昭和60年5月M日 原稿受付）
開発土木工学科濱地忠男
牛 島 和 子
Trace of Faults by Alpha Track Etch Method
by Tadao HAMACHI
Ka2uko USHIJIMA
Abgユr8el
Though it is v｛｝ry di賄cult to confiml the existence of faults on the ground surface of the Pleislocene graΨel bed only by field geological observation． faults are generally accompanied by she且red zone with voids and therefore， form favorable passways for the groundwater includin8 radon gas． Rad白n produced dunng the radioactive decay of uranium and thorium in the underground i5 ernitted imo the groundwater and ascends to the ground surface especially along fault5．
In this study， the alpha track etch methbd is applied to the measurement of alpha・radiatbn of mdon in solls． Alpha．radiation was measured during maximum 131 days in two locnlities near Khakyushu City where faults cut the gran・di・Hte basement and the ove・lying Pleist。cene g・a・el bed， and the meas眠 ment reveals thauhe faults are traceable on the Plei5tocene graΨel bed on the basis of alpha．radlation anomalies near the inferred location of fa1」ts．
震予知に閲連する活断層の鯛査に適用されており，後者 1．緒 言
については加藤完ほか（1979，1981）や加藤頓一 更新世の段丘礫層を切る断層は活断層と定義されてい （1984）による研究成果がある。一般に大きい活断層が
るが，その存在を確認できる露頭は極めて少ない。また， 薄い表土に覆われている場合には，断層の直上付近の土 段丘上に断層が存在するにしても表土が被覆しているの 壌中のアルファ線は異常を示す。
で，刺土を行っても一般に礫層中の断層を確認すること 今回研究対象としたのは福岡県田川郡赤池町上野の福 は困難である。本研究では，露頭で確認された断層の段 智山断層および同県鞍手郡若宮町石宗の石宗断層である。
丘上の位置を推定するために，アルファトラックエッチ 前者は大規模な断層でその上位の段丘礫層の厚さは10数 法によリラドンからのα線測定を行った。 m以上に達するが．後者は極めて小規模な断層で段丘 ウランおよびトリウムの放射壊変により生成するラド 礫層の厚さは10m以下である。
ンは，アルファ崩壊を行う唯一の不活性ガスで，地下水 なお，本論文は小林 透・豊島克年両君による昭和59 とともに移動する。断層は一般に孔隙が発還しているの 年度の卒業研究を総括したものである。
で地下水の通路となり，これから放出されたラドンは断
2．澗定方法 層に沿って地表に移動する。したがって，土壌中のラド
ンの濃度を比較することにより断層の位置を推定するこ アルファトラックエッチ法は，α線を固体トラック検
と力呵能となる。 出体 こより検出する方法で，その概要については加藤完
アルファトラックエッチ法は，ウラン鉱床の探在や地 （198Dにより紹介されている。本研究において行った ・
同方法によるα線の測定は次の通りである。 時間を要するので，今回はマイクロフィルムリーダーに 2．1． フィルム より20倍に拡大印画して，小さな黒点として示される 使用したフィルムは，検出体として硝酸セルローズを エッチピットを肉眼により数取器で計数した。A−4 塗布したKodak社製LR 115，2型である。これはラド サイズに写されたエッチピットの総数を1平方〔m，1 ンの3つの同位体からの・線に対Lて感度を有するが， 日当たりに換算して．N／cm 2・dayを各測定点の値と そのうちRn 2］9は，天然の同位体比がわずか0．7％しか した。
ないU235からの放壊元素であ1）無視しても差し支えな 2．4．土壌中の設置
い。したがって，このフィルムにより測定されるα線は， 防水カップ（開孔部口径7．2cm．底部径5．3cm．高 U238およびTh l32からの放壊元素であるR 、222およ さ8，9cm）の底面に2cm X1．5cmに切断されたフィ びR。220によるものである。 ルムを底面に直角にガムテープで固定して・これを深さ 2．2． エッチング 30cm，径10cmの土壌中の測定孔に開口部を下にして σ線により曝露された検出体上の損傷は，化学試薬に 設置する。この際，カップの上に小石を載せておけば1
よるエッチング後，初めて透過光により光学顕撒鏡で 孔内に雨水が浸透してもカップ内まで浸水することはな エッチピット（径7μ以下）として識別可能となる。 く、またカップが傾くことがない。孔口には径20cm位 フィルム添付の説明啓によると，60℃の10％苛性ソー のプラスチック製の皿をかぶせて，さらに土で覆うと雨
ダ溶液中で75−90分聞処理することが指示されている。 水あるいは大気が直接孔内に入ることはほとんどない。
牧康行・脇田宏（1979）は150〜160分rl町の処理を最 2．5．測定期間
適とし．地質調査所および動力炉核燃料開発事業団はそ 原則として8月3日から12月12日までの13］日問にわ れそれ100分および120分問で処理している。今回の研究 た｝〕測定したが，カップの交換は数秒以内で可能なので，
では処理時間を120分とした。その理由は，標準試料に 13日一17日毎に9回カップを交換した。その理由は．長 より15分間照射されたフィルムを80分から170分間まで 期間の測定の場合，豪雨その他の原因でカップが破損す 10分間隔で処理した結果，図一1のように120分付近で るとその測定地点のデータがえられないことと．正確に
ピット数があまり増えないことが認められたからである。 計数することが困難になることが予想されたためである。
2．3． 計 数 実際に，上野地区ではいくつかの測点ではある期間の計 光学顕微鏡下でのエッチピットの計数は大変な労力と 数は不可能であった。また．131日間のピット数の最高 は15，632個でマイクロフィルムリーダーの印画紙上では
7001cm 3当たり平均30個位となり，2つのピットの区別 が困難となる場合がおこることが予想される。
600
3．田川郡赤池町上野地区
500 3、1．位置
き 調査地の位置は図一2に示される。直方駅から上野峡
臣
← ムOO に至る国鉄パス、が所要時1田32分で1日に7回運行されて
三
蠕
匡300 3．2．地質
臣 当地区は筑豊炭田の束縁を占めており、筑豊炭田を胚
地形的にも東部に連なる福智山山系は古生層と変塩基 100． 性岩，これらを貫く中生代白亜紀末の花聞岩類よりなり．
西部には丘陵地を形成する古第三紀層が分布する。両者
100 150 分布しており，台地状の地形を呈している。
ETCH脚IN6 TIME｛mmu巳｝
図一叶 αトラック数とエッチ時間との蘭係図
1謁L5 1
1
4．
1：：▼1：． 鷹取山
x・：＋
甚 ．・ w 十 十 十 十 北口隔 ∴：1十 十 ＋ 十 ＋
加 ∴・㌻：i5．＋＋＋＋＋＋＋＋＋
阜 ｝∴∵ 十 十 十 十
肝 ° 難繋難：‡芸、
≡、，三詰 ＋＋＋、＋．・÷・＋＋
西山 ．、三・・：・：三｛・：
十 十 十 △ ．．・三ll三1 、：：≡・ ＋ ＋
△ ・学・・1・岬 1u礼1⊥」 ，．亘 整口＝：ll：：誉：li三：；lil：、；＋
、 ∴∵ごご：二∵
O IC、m ∴ ∴ ∵∵
‖
田智山
0 2km 図一2 位置囲 」一一一一一一一一一一□
FF網山囎N，、西蜥層1、上野，，石宗 □ ・杣醗変斑喘
叢：；㌶＝＝三： 昌㌶1蓋ニト府
る調智山喘の北部では細猷1まか。，，，）により、 匹コ欄櫟‥…一卸智
ニうじやて
八幡西区上津役の小嶺地区において活断層が・また今回 図一3 上野付近地質図（松下久道．197引 調査地区において，浦田英夫ほかほ977）および木原敏
夫ほか（1981）により，福智山断層の東方の基盤岩中に びK−2は花樹問緑岩の其砂化した露頭一ヒに位置する。
中位段丘層と考えうる更新世の礫層を切る逆断層の露頭 K−7東方の崖およびK−29の東方には河成段丘礫層 が直方市と赤池町との境界で道路の崖で記載されており． の露頭がみられる。河成段丘礫層の厚さは，K−51付 その走向は南部でN40°W，傾斜75°S．北部でN20 近では10数m以上に達するものと推定される。
°W，傾斜70°Sである。 3．4．測定結果
上野付近では福智山断層そのものは．走向N45奉W 表一1に全期岡の各測点のトラックピット数（N）
前後1傾斜は南西方向または垂直で正断層である。松下 とN／cm 2・dayが示される。
により，古第三紀層と花尚岩類との問は確定断層，段丘 全測点の平均値および標準偏差は表一2に示されるよ 堆積物分布地区では推定断層とされている。 うに39／cm 2・由yおよび］4／cm 3・dayである。また．
3．3． 測 線 図一5は横軸に測点，縦軸に各測点の平均値をプロソト 測線は図一3，4に示されるように福智山断層を横切 してあり．横軸では各測点を断層にほぼ直角の方向
るように北東一南西方向にほほ道路沿いに約500m間に （N50°E）に投影してその位置が示されている。
わたり設けられた。その南西端がほぼ断層の直上に相当 2σ以上を異常．工σ〜2σを弱異常として判別した．
している。測線の南西方向は陶器工場あるいは工場跡の 表一2には異常点および弱異常点が示されている。
ため測点を設けることは不可能であった。 図一5から判るように，K−46の異常点を中心にし
測点は図一3に示されるように51点であ1｝，間隔は約 たK−44〜K−50の約20mのIIIIは1つの異常帯として
10mとしたがK−43〜K−51はほほ5 m間隔とした。 認められ，これは地質図上に推定されている福智山断層
測点間隔を10mとしたのは，東 義浩（1984）が回一 に対応するものと思われる。また． K−31およびK一
測線上を20〜50m間隔の測定の結果，満足すべき結果 30付近も非常に狭い異常帯であ1），東による粘果も微弱
がえられなかったからである。また，5m間隔とした な異常らしい地点（A−50）を認めており．断層の存
のは，この付近に断層の存在が推定されたからである。 在の可能性を示しているものと考えられる。弱異常とし
測線の大部分は河成段丘礫層上であるがK−1およ て認められたK−1は強風化した花樹閃緑岩の真砂の
Fl lm トラック ・ピット数 測定期簡
No 総 数｛N） ｛N／・㎡・由ア1 （day）
K−1 3293 56 42
ワ 一
3 1845 31 42
4 3028 24 89
5 2830 鴉 97
6 1357 11 87
7 1915 18 75
8 2518 40 45
9 2686 16 117
10 4757 26 131
11 3662 20 131
12 1393 8 131
13 1763 11 117
14 7792 42 131
15 4941 27 131
16 6909 認 131
17 2745 17 117
18 5587 45 89
19 1902 19 70
20 2942 16 131
21 4831 26 131
22 6018 33 131
田 3327 18 131
24 63η 35 131
25 8247 45 131
26 5188 田 131
27 4370 盟 131
田 5401 29 131
29 4131 23 131
部 10835 59 131
31 8666 47 131
32 614］ 33 131
33 5246 29 131
誕 2671 15 131
35 3694 23 114
36 1892 12 114
37 2308 14 114
38 2406 15 ll4
39 2504 16 114
40 1863 11 1］7
41 3817 21 131
42 6387 35 131
43 8547 47 131
娼 8301 45 131
45 10010 55 131
46 11969 65 131
47 7go4 50 114
48 5且37 28 131
49 6335 35 131
50 8224 45 131
51 蜘 17 131
中であり．高いのは当然であり，K−18は溜池の縁の 表一1 上野地区のαトラックビワト数
整地であり，他所から運ばれた砂礫が混在しており．天 然の土壌中のα線強度を示していない。K−25は雑木 ㊥ 林の中にあり、天然四酬変を示しているが溺酬
を示す原因は判らない。
89 4．鞍手郡若宮町石宗地区 87 4コ．位 置
75 調査位置は図一2に示される。直方市から犬鳴峠を越 45 えて福岡市に至る県道福岡直方線のすぐ北側にある。こ
17 @の県道に噸方→岳酬の蠣・・スが日1・数回運行され 131 ている。九州縦貫高速道路若宮インターチェンジから車 131 で約10分要する。
131
4・2・地質
131 当地区は筑豊炭田の西方に位置しており，西方犬鳴山 131 付近に源をもつ遠賀川の支流犬鳴川が東流している。東
、、 方を除いては三郡鍼輝古生層・中生舶亜糊
70 門層群およびこれらを貫く中生代末の花尚閃緑岩類が山 131 地を形成しているが，蝿査地付近は図一6に示すように．
131 @低地の沖酬粉布する平野部力・砒高2⑪一・・mの台 131 地状地形がみられ，この台地の下部は花嵐閃緑岩，上部 131 は更新世の河成段丘砂礫層からなる。花尚閃緑岩は著し く風化されており，真砂土として採掘された跡が数か所
131 あり、河成段丘砂礫層は標高60m前後で花固閃緑岩を 131 不整合に覆っている。
131
@ 当駆の西方には彊田付近をコ晒禰刺・走る石宗131 断層は古くからその存在が認められており，活断層研究
131
会（1980）によれば．その北半分福間一若宮断層は14 kmの長さをもつ左ずれ活断層とされている。
114 今回研究対象とした石宗断層は，檀浦 弘｛1980）お 114 よび木原敏夫ほか｛1981）により詳しく調べられてお「〕，
ill 多良志神社の嚇細・mの人家の裏の崖｛真砂土採掘
114 跡）でみられる。断層により明らかに不整合面の食い違 H7 いが認められ，礫層の中では断層は不明瞭となるが．花 樹閃緑岩中およびこれと段丘礫層の間では明瞭である。
131 2つの断層は約4m隔たっており，西部の断層（Fl）
131 は走向N28°W，傾斜84°W，東部の断層（F2）は
131
@ 走向N16・W，傾斜82・Wで．・・ず掴酬蝶側へず114 り上がヨた逆断層である。Flは0．4m．F2は1．1m
131 の落差をもつ極めて小規模な断層である｛図一7）。こ
の崖の礫層の厚さは最大4m前後である。
ミ〜こ一 翼 プ、。．黍一一1 一㍗／ ごご ＼ ・！ タ「フ亨 惨・ql、 ㍉イ司、
慧・〜ノ：影懲組〆1てづ灘曇蓼
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ﾂ、耳＋』・ ・ 「−3°」！「 〜〆 マ
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．亘聾・暑ID婆＼／棄．㌻；ララ。ノミ（こ≡
図一4 上野地区測点配置図
70
60
㌻ 3
≒巨 50
芝
8
匡4°
…，。
：
匡2。
覆
10
0
F一
2炉
一1●
一
Av訂ag仔
50 占5 40 35 o 30 25 20 100m 15 10
f
5 1
FILH NUM8ER L＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿一＿＿」
図一5 上野地区αトラック分布図
表一2 上野地区の全期皿の異常地点の判定
τ聾標幣差弱器鳶鵬点｛璽難警訂
29 14
l j 1． ］8古 25， 31． 43
S4，45，47．50 K30，46
1帖位はNゐ㎡ dny
各測線の間には高さL4〜2mの雌があり， A測線 方 昼野 とB測線はほとんど平坦な面上に設けられている。こ れは杉の植林のために相当古い時代に斜面をならしたた 揖 めと思われる。断層推定位置付近での礫層の厚さは、F 1ではA測線で約8．5m， B測線で約6．7m， C測線 ぷ己 で約1・9m・F2ではA測線で9ゴOm B測線で7・
当 ，＿a，m．c鵬でa、m−、．細であること坑
一 露頭の不整合面の標高から推定される。
よ
妻賠靴 4．4． 測定結果
品 AおよびE測線は，8月3日から12月12日まで，13日 一16日聞を1期間として9期冊131日刑にわたり測定し
1 囮＿宕 瓢C酬醐15日1・測点を設けたので・酬58
・ 日しか測定していない。
図一6 石宗付近地質図 表一3に全期間の測定結果が示される。
表一4に全期間の平均値，標準偏差および異常地点が
4．3．測線 示される。石宗では2σをこえるものがないので1σ以測線は図一7に示すように断層推定位置を横切るよう 上を異常地点とした。また，図一8は横軸に各測点の位 に段丘面上に北東一南西方向にA、BおよびCの3本 置，縦軸に各測点の平均値をプロフトしたものであり，
を設けた。測線と断層との距離はA測線で18〜24m， 横軸はMO°E方向にとられ，これに各測点を投影して B測線でユ0〜13m， c測線で2−3mである。また， その位置が示されている。
測線の長さは，それぞれほぼ45m，53 m， M mで，測 全期聞の平均値は58／cm 2・dayで，上野地区の29／
点はAおよびB測線で工5点．c測線では10点設けた。 cm 3・dayに比べて2倍の値を示している。これは，花 これらの測点は断層推定位置付近で約2m、その他は 樹閃緑岩を覆う段丘礫層の厚さの差によるのかもしれな 最大10mの間隔とした。 い。全期間の異常点は表一4のようにA．−8，10， B一
表一3 石宗地区のαトラワクピット数
ト ラ ッ ク ピッ ト数
臼m A 測 線 B 測 線 C 測 線
No
総数（N） ｛Nんゴ・由y｝ 総薮（N） （Ve㎡・旬） 総数（N） lN／ζ㎡・晦）
1 10178 55 12436 68 2957 36
2 10584 58 11778 64 3362 41
3 9046 49 11351 62 6074 75
4 11156 61 11259 65 7087 87
5 9141 50 15384 聞 5767 71
6 11278 61 12340 田 2213 27
7 10267 56 14418 79 3245 40
8 ユ4195 η 9877 邑 3309 41
9 9998 55 8251 45 2561 32
ユ0 15291 83 15632 駈 4031 50
11 11596 63 12789 70
12 13223 72 8991 49
ユ3 11295 62 8833 48
14 8764 48 9943 罰
15 8141 44 8910 49
（注）各測線の全測定期間は、A， B測線；131日間， C測線；58日間である。
言細．側 ・伽） @°鍵）皇゜よ7｝．（蝋〔璽3）x、嘉，ノx
・ ・ （7、・7｝ 〔71噴7｝／ ［71．ム］ ｛71書1｝ ｛〒ol∈｝）｛？Ol9｝
／ B15
x 5
・曇…ま・、［刑 @嚇晶彗・よ総：11i／：塁・・．，刷・嗣議・
洪 扮 庖 x 邸垣．
〔6・・9｝ ゾ〆断層 ｛間標高
！
図一7 石宗地区測線・測点配置図
A
三
呂
… 蔓 三 オ 壬
迂 C 王100
＃ ち 缶 董 ヨ
oo
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10
1r・
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且鵠 1
A牌r轟9■
5 15
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5
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F1 F2
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Av■r畠口o
］5
B50
CL n■
1r・ 5
F1 F2 A糟ra9．
c 10
馳
1
o 10m
FILH 冊H匪臼
図一8 石宗地区ロトラック分布図
．．＿＿＿＿エ＿一＿一L−一一一一一L■声一一一一一一一一一一一F
5，7，］0，C−3，4である。 礫層の厚さが10m以下であれば，測定問隔2m
