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末岡 茂; Kohn, B. P.*; 田上 高広*
no journal, ,
赤石山脈の形成史および隆起メカニズムの解明は、島弧会合部のテクトニクスの理解に貢献する。赤石山脈の隆起メカニズムについては、山地東縁の糸魚川-静岡構造線断層帯(糸静線断層帯)の断層運動と、伊豆-ボニン弧の衝突の二つの要因が、従来、隆起の原因として挙げられていた。Sueoka et al. (2017)は、赤石山脈の北部(甲府盆地-伊那盆地間)で、低温熱年代の手法とthermo-kinematicモデリングを実施し、隆起メカニズムについて検討した。その結果、赤石山脈の北部については、後期鮮新世以降の糸静線断層帯の断層運動が隆起の直接の原因であることが定量的に確かめられた。しかし、赤石山脈が活断層を境に盆地と隣接しているのは北半部のみであることから、南半部については、異なる隆起メカニズムを考える必要がある。本研究では、赤石山脈の南半部における隆起メカニズム解明のため、新たに熱年代解析を試みている。赤石山脈の中部(甲府盆地の南縁-伊那盆地の南縁)と南部(それより南方)において、赤石山脈を横断する方向に試料採取と分析を進めているが、本講演では中部におけるジルコン(U-Th)/He熱年代の解析結果を報告する。赤石山脈中部のジルコン(U-Th)/He年代は、加重平均値で19-2Maを示し、おおむね東に向かって若返る傾向を示した。すなわち、中部においては、北部と同様に糸静線断層帯の断層運動による西傾動隆起を被っていると考えられる。得られた年代値を基に、age2exhumの解析コードを用いて、予察的に削剥速度を推定した。本手法では鉛直方向の岩石の移動しか考慮されていないため、糸静線断層帯の傾斜(34-45度)を考慮し、計算値に1.5を乗じたところ、0.3-3.0mm/yrが暫定値として得られた。今後の課題としては、ジルコン(U-Th)/He年代以外の熱年代データの取得、赤石山脈南部における試料とデータの取得、thermo-kinematicモデリングを用いた詳細な削剥史の推定などが挙げられる。
宮川 和也; 今井 久*; 平井 哲*; 大野 宏和; 中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分において、地質環境に期待される安全機能および求められる要件の一つに、動水勾配が小さいまたは岩盤の透水性が低いことによる放射性物質の移行を抑制する緩慢な地下水流動の水理場(低流動域)であることが挙げられる。厚い海成堆積層の地下深部には、地層の堆積時に間隙に取り込まれた海水が埋没続成過程で変質したと考えられる地下水(化石海水)が存在することがあり、このような場は地層の隆起・侵食を経ても天水浸透の影響を受けていないことから、長期的に低流動域であることが推察される。本研究では、幌延深地層研究センターの位置する北海道幌延町の内陸部に着目し、地形や地層の透水係数、塩水と淡水の密度差に起因する密度流、異常高圧、海水準・涵養量変化といった長期の地下水流動に影響を与え得る各因子の影響を把握することを目的とした感度解析を定常地下水流動解析により実施した。その結果、内陸部の地下深部の緩慢な水理場を評価する観点では、地形と10
m s
程度の低い透水係数および異常高圧の与え方が大きな影響を持つことが確認された。
村上 裕晃; 石井 英一
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分場のように地下深部に立坑や坑道を展開する場合、岩盤の割れ目などから湧水が生じる。湧水量が多い場合はグラウトなどの湧水抑制対策が行われるが、幌延深地層研究所(幌延URL)のように湧水量が坑道掘削後に自然低下する環境では、湧水対策が不要となる可能性がある。流体圧の拡散方程式によると、湧水量の時間変化は流れの次元に影響されるため、流れの次元を用いることで坑道掘削時の湧水量の自然低下量を予測できる可能性があるが、このような試みを明示した例はない。そこで我々は、2023年度から予定されている深度500mに向けた坑道掘削に先立ち、幌延URLの坑道内に掘削されたボーリング孔を対象として、短期間の水理試験の結果から流れの次元を求めて試験区間の湧水量の自然低下量を予測した。次に実際に試験区間から長期的な連続排水を行い、実測した湧水量の時間変化を予測結果と比較した。定流量注水試験の結果から算出した流れの次元を用いて予測した試験区間の湧水量の低下傾向は、試験区間のバルブを50日間開放して連続排水した実測結果と一致した。このことから、本手法により湧水量の自然低下量が予測できると考えられた。
佐久間 圭佑; 石井 英一; 村上 裕晃; 本多 典久
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分では、地下施設の坑道掘削により岩盤中の割れ目などから地下水の湧水が発生し、廃棄体埋設時に設置する緩衝材や止水プラグの施工性および性能に悪影響を及ぼす可能性がある。水圧に関する拡散方程式に基づくと、割れ目からの湧水量はその割れ目内における地下水の流れの次元に依存して自然に低下し得る。流れの次元は場所に依存し、その分布は地上からのボーリング調査において透水試験を実施することにより推定できる。したがって、推定した流れの次元の分布から坑道掘削後の湧水量の自然低下量を場所ごとに見積もることが理論的に可能である。しかし、これを明示的に検証した例はない。本研究では割れ目内における地下水流れの次元から推定される坑道掘削後の湧水量の自然低下量と実際の湧水量の自然低下量を場所ごとに比較・検証することを目的として、幌延URLの深度350m調査坑道の底盤に設けた排水システム沿いの流量を計測した。そして、計8箇所の顕著な湧水箇所(割れ目交差部)において、10年前の掘削時の湧水量と現在の湧水量を比較し、その変化量を、水圧の拡散方程式に基づくシミュレーションから求まる変化量と比較した。
小形 学; 小松 哲也; 中西 利典*
no journal, ,
地盤の隆起と海水準変動の相互作用により形成される海成段丘は、地形学的時間スケール(数千年から数十万年)での隆起速度の推定に利用される。その際、段丘構成層や被覆層に有機物やテフラが含まれないと、堆積時期の制約が難しく、隆起速度の評価が困難となる。長石の光励起ルミネッセンス(OSL)年代測定法は、適用範囲が数千年から数十万年であり、堆積物に普遍的に含まれる長石粒子を対象とすることから、海成段丘の絶対編年にここ数年利用され始めてきた。本発表では、紀伊半島南部全域にほぼ連続して分布し、MIS 5eに対比される海成段丘面の堆積物に長石OSL年代測定法を適用した事例について報告する。
佐藤 菜央美; 早野 明; 柏原 功治*; 手島 稔*; 根木 健之*
no journal, ,
地球統計学的手法の一つである、コロケーテッド・コクリギング(COK)を用いて、深部高塩濃度地下水の指標である塩化物イオン濃度(Cl
濃度)と酸素・水素同位体比(
O, D)の三次元分布を推定するための、ボーリング調査地点の選定方法について検討した。幌延地域で実施した計10孔のボーリング調査で取得されたCl濃度とO(水質データ)を用いてCOKにより推定したフルモデルと、1
3孔のボーリング調査で取得した水質データからなるサブセットを用いた推定結果を比較した。その結果、フルモデルで使用した水質データと類似する分布が得られるボーリング孔が選択された場合、再現性の良い結果が得られた。この結果は、対象とする領域全体の比抵抗の範囲をカバーできる地点を選定し、データの偏りが少ない鉛直的サンプリングを実施することで、少ないボーリング孔でも妥当な推定値が得られることを示唆する。本研究は、経済産業省資源エネルギー庁委託事業(令和3年度高レベル放射性廃棄物等の地層処分に関する技術開発事業[JP007597]:岩盤中地下水流動評価技術高度化開発)の一環として実施したものである。
中嶋 徹; 福田 将眞; 仁木 創太*; 末岡 茂; 河上 哲生*; 檀原 徹*; 田上 高広*
no journal, ,
本研究では第四紀モナザイト試料の年代測定に向けて、モナザイトのフィッション・トラック(MFT)のエッチング実験を行った。MFT系は非常に低温条件でアニールすることが指摘されており(Jones et al. 2021)、超低温熱年代系としての応用に期待が寄せられている。MFT年代測定が実用化されれば、地殻浅部における隆起・侵食運動や断層運動にアプローチすることが可能となる。MFTのエッチング条件を検討したJones et al. (2019)は、エッチング速度が粒子ごとの放射線損傷の蓄積度合に依存することを指摘した。先行研究では放射線損傷が蓄積した古いモナザイト試料が用いられているため、より若いモナザイトは試薬に対するエッチング耐性が高いことが予想される。本研究では放射線損傷が十分に蓄積していないと予想される第四紀のモナザイト試料を用いてMFTのエッチング実験を行うことで、適切なエッチング条件と検討するともに、放射線損傷とエッチング速度の関係性を議論する。
丹羽 正和
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全確保においては、数万年以上にわたる将来にかけての火山・熱水活動、断層運動、隆起・侵食/気候・海水準変動といった自然現象の影響を評価することが求められる。そのためには、数十万年前あるいはそれ以前の過去から現在にかけてのこれら自然現象の履歴に関する情報を取得することが不可欠である。各種の年代学的手法は、過去の自然現象に係る時間軸を入れるという点で、地層処分分野においても非常に重要な役割を果たす。本発表では、原子力機構が近年実施してきた地質年代学・熱年代学に係る最近の主要な成果、および今後の研究の展開について紹介する。
Zwingmann, H.*; 丹羽 正和; Todd, A.*
no journal, ,
本研究では、内陸活断層の発達史に関する情報を得ることを目的として、中部日本の代表的な活断層である阿寺断層の断層ガウジのK-Ar年代測定を行った。年代測定に当たっては、顕微鏡観察やXRD分析による検討に加え、粒度ごとに試料を分離して分析することにより、断層運動に伴い形成された自生イライトの年代が測定できるように処理を進めた。その上で、近隣地域の既往の年代データも踏まえて、断層の発達史に関する議論を行った。
長田 充弘
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ジルコンのU-Pb系は閉鎖温度が高く、その得られた年代から岩石の形成・堆積年代の評価や砕屑岩の後背地解析など数多くの議論が行われてきた。しかし、U-Pb年代だけでは議論が難しい問題点も様々ある。それらの問題について、ジルコンのHf同位体がそれらの少なくとも一部の問題を解決することができると演者は考えている。本発表では、演者がこれまで東濃地科学センターで測定したジルコンのHf同位体結果に基づいて、その有用性の一部を紹介する。
蓬田 匠; 山田 真也*; 一戸 悠人*; 佐藤 寿紀*; 早川 亮大*; 岡田 信二*; 外山 裕一*; 橋本 直; 野田 博文*; 磯部 忠昭*; et al.
no journal, ,
環境中でのウランの固定化に関する知見を得るため、層状ケイ酸塩鉱物である黒雲母によるウランの還元反応を研究している。黒雲母中に共存するルビジウムの干渉を除去し、ウランの化学種を調べるため、超伝導転移端センサーとX線発光分光器を利用して黒雲母中のウランの化学種を調べた。その結果、旧ウラン鉱床より採取した黒雲母の化学種を調べることが可能になり、黒雲母中のウランの一部が還元されていることを明らかにした。
山口 瑛子; 奥村 雅彦; 高橋 嘉夫*
no journal, ,
粘土鉱物への吸着反応による様々な元素の環境動態への影響は、ミクロな吸着構造に依存することが知られている。例えば原子力発電所の事故から放出される放射性セシウム(Cs)とストロンチウム(Sr)の環境動態に着目すると、Csは土壌表層に固定される一方でSrは固定されない。その原因は両者の粘土鉱物に対する吸着構造の違いにあると考えられている。しかし、その吸着構造を決定する要因は明らかになっていない。本研究では、様々な元素の吸着構造の解明を広域X線吸収微細構造(EXAFS)法により系統的に行った。さらにそれらの安定性を第一原理計算により評価した。両者を比較することで、粘土鉱物への吸着構造が水和エネルギーと粘土鉱物の構造へのサイズ適合性によって決まることを示した。
福田 将眞; 末岡 茂; 鏡味 沙耶; 梶田 侑弥*; 田上 高広*
no journal, ,
プレート沈み込み帯で活発に起きる、地球表層における地質学的諸現象(例えば、火成活動や地震活動,造山運動)の理解には、歪の蓄積・解放過程の解明に向けた様々な時間スケールにおける隆起・沈降や削剥への定量的なアプローチが不可欠である。本研究では、弧-海溝系に一般的に見られる火山弧に着目し、その形成・発達過程に伴う鉛直方向の変形履歴(隆起・削剥史)の解明を目的としている。本研究では、典型的な地形配列を有する島弧と言われる東北日本弧を対象とし、その中軸部に位置する火山弧である奥羽脊梁山地の山地形成過程について、熱年代法に基づいた推定を試みる。これまで、著者らのアパタイトフィッション・トラック法やアパタイト(U-Th)/He法(以降、AFT法, AHe法)を中心とした低温領域(
300
C)の熱年代法の適用により、東北日本弧における島弧構成単元(前弧-火山弧-背弧)ごとの隆起・削剥過程は徐々に明らかになりつつある。本講演では、既にドーム状隆起であると期待されている奥羽脊梁山地南部において、これまで得られている約20点のAHe年代(39.11.5Ma)および約10点のAFT年代(29.84.4Ma)の空間分布について、年代値が報告されていない空白域のデータを拡充し、詳細な隆起モデルを描像する目的で、新たにAFT年代データの取得を試みた。結果として、奥羽脊梁山地南部で新たに約10点のAFT年代を取得し、数十数Maの値を得た。この結果は既報AFT年代と整合的であり、数Ma程度の年代は32Ma以降の東西方向の強圧縮応力に伴う隆起・削剥を反映していると示唆される。
西村 大樹*; 幸塚 麻里子*; 福田 朱里*; 石村 豊穂*; 天野 由記; 別部 光里*; 宮川 和也; 鈴木 庸平*
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地下深部の地下水は酸素が消費され一般に還元性になっている。幌延の深部地下水では微生物活動による二酸化炭素還元反応により強還元雰囲気が維持されている。一方で幌延深地層研究センター地下研究施設の一部のボーリング孔では、嫌気的環境にも関わらずメタン酸化機能を持つ微生物が存在している。これまでの研究により地下水中の懸濁物に含まれる非晶質鉄あるいは2八面体型スメクタイトに含まれる3価鉄が酸化剤として機能していることを明らかにしてきた。本研究では地上からのボーリング掘削により得られた深度210-320mのコア試料を用いてメタン酸化活性を評価した。その結果、地下水試料と比較して数桁高いメタン酸化代謝が得られたことから、地下水と比べてより多くの微生物が岩石内部に生息していることが示唆され、陸域地下生命圏においてはメタンが重要なエネルギー源であることが示唆された。高レベル放射性廃棄物の地層処分において処分場閉鎖後の坑道周辺の酸化性環境は、周辺母岩中の鉱物との反応等により本来の還元性に戻ると考えられている。本研究で得られた知見はこの処分場閉鎖後の回復過程についてより正確な理解に繋がる成果である。
Battulga, B.; 中山 理智; 安藤 麻里子; 小嵐 淳
no journal, ,
水環境におけるプラスチック、特にマイクロプラスチックへの微生物付着と有機付着物形成に注目が集まっている。本研究では、沿岸域の水環境におけるマイクロプラスチックが元素循環に及ぼす潜在的な影響を明らかにするため、マイクロプラスチック上の有機付着物に含まれる細菌と真菌の群集組成,多様性及び構造に注目した。日本の対照的な2つの沿岸域において、マイクロプラスチック,表層水,底土及び沿岸砂の試料を季節ごとに収集した。マイクロプラスチックの表面形態と付着微生物は走査型電子顕微鏡(SEM)により目視で観察した。収集した試料に対して、Illumina MiSeqを用いたハイスループットシーケンス処理を実施し、異なる試料間の微生物群集組成と多様性を解析した。
Munkhbat, D.*; Battulga, B.; Oyuntsetseg, B.*; 川東 正幸*
no journal, ,
Plastic waste is one of the high amounts of pollutants released from urban areas to the river. We had a field survey from urban rivers in Ulaanbaatar city, Mongolia. Ulaanbaatar occupies 0.03% of the Mongolian territory, but 51% of the total population lives in the city. We collected plastic samples from the 9 points at the river shore of Tuul and its tributaries. Distribution of plastic density was determined in the river shore sediment and in the river flow using a plankton net. River shore plastic items ranged between 0.82
0.34 and 13.7210.53 item/m
. Micro, meso, macro, and mega-sized plastics with the composition of fiber, film, foam, and fragments distributed more diversely in all sampling sites in the river shore.
鏡味 沙耶; 丹羽 正和; 梅田 浩司*; 檀原 徹*; 藤田 奈津子; 中西 利典*; 鎌滝 孝信*; 黒澤 英樹*
no journal, ,
鬼界アカホヤ火山灰(K-Ah)を噴出した約7,300年前の鬼界アカホヤ噴火に関連して、数回の津波が発生した可能性があることが報告されており、この津波による堆積物は、九州から四国、近畿地方の沿岸部各地で報告されている。本研究では、宮崎平野のコア(MMS1)において、鬼界アカホヤ噴火に伴う津波が関連している可能性がある堆積物を新たに見出したため、火山ガラスの屈折率測定と主要・微量元素組成分析、
C年代測定を行った結果について報告する。深度12.010.4mでは、火山ガラスや軽石が砂とともに平行葉理を発達させながら層状に濃集し、それらが層厚1m以上にわたって厚く堆積していた。これは、テフラが水中で二次堆積したものと考えられるが、同様の産状の堆積物が宮崎平野のコア(MIK1)において報告されており、鬼界アカホヤ噴火に伴う津波堆積物とされている。C年代、火山ガラスの化学組成および屈折率に基づく対比のいずれにおいても、鬼界アカホヤ噴火に伴うイベント堆積層として矛盾の無い結果が得られた。K-Ahの火山ガラスの化学組成は、SiO
濃度が65wt.%付近の低SiO(L型)と75wt.%前後の高SiO(H型)のバイモーダルになっており、幸屋火砕流(K-Ky)噴火前期まではH型が噴出し、K-Ky噴火後期にL型が混合したマグマが噴出したと考えられている。MMS1の深度11.810.2mの試料では、H型の中でも2つのクラスターがあり、さらに、深度12.3mの試料では、H型の中のSiO濃度が高いクラスターのみ検出された。この結果は、鬼界アカホヤ噴火のマグマ組成において、これまで考えられてきたH型とL型の2つの分類だけではなく、H型がさらに細分され、噴火中のマグマの組成変化を表している可能性がある。
島田 耕史; 竹内 竜史; 尾松 圭太*; 照沢 秀司*; 上原 康裕*
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コア箱重量測定法(ダム工学会編, 2012)は、コア箱ごとに重量を測定してコア箱の重量を引き、コア形状を仮定して単位体積重量,密度を算出するものであり、深度方向に連続的なデータが現場で得られ、地質解析の合理化に有効である。福井県敦賀市の高速増殖原型炉もんじゅの敷地内において、基盤岩をなす江若花崗岩中に2本の岩盤ボーリング(掘進長100m, 200m、孔間距離約30m)が実施された。調査の課題は、重量構造物設置を想定した場合に問題となるような、大規模なすべり面となりうる弱面や大規模な破砕帯の有無を迅速に把握することであった。そこで、コア箱重量測定法を参考に1m毎の湿潤コア重量を測定し、コア形状を円筒と仮定して湿潤密度(以下、単に密度とする)を算出し、コア観察による岩級区分との比較を行った。各岩級の密度の相加平均と範囲は、B級岩盤は2.53(g/cm
: 以下同様)と0.10、CH級岩盤は2.51と0.11、CM級岩盤は2.48と0.42、CL級岩盤は2.42と0.11であった。掘進長100mのコアでは地表からの深度44m-49mの区間で、CL級岩盤の密度平均値を下回る連続的な密度低下部が認められた。コア観察によれば、角礫状の割れ目が発達するなど、岩盤劣化部となっている。この岩盤劣化部は、例えば野島断層に伴う破砕帯のような掘進長数10mの密度低下部に比較すると小規模で、200mのコアに連続しない。したがって、確認されたデータからは、重量構造物の建設に関してただちに問題となるような大規模な脆弱部は見られない。
阿部 健康; 飯田 芳久; 笹本 広; 石井 英一
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原子力機構では放射性廃棄物処分における安全評価及び性能評価技術の信頼性向上の一環として、幌延深地層研究計画で得られたボーリングコアや水質の分析データを活用し、地球化学モデルによる解析手法の妥当性及び適用性確認のための研究を実施している。ここでは天水浸透を経験している幌延地域の新第三紀海成堆積物(稚内層及び声問層)を対象とし、陽イオン交換反応を主体とした地球化学モデルによる解析を実施した。バッチ系における静的陽イオン交換の計算を行った結果、天水浸透領域ではNaO/AlO
低下とCaO/AlO増加が起こると予想された。しかしながら、計算から予測された地球化学的特徴は必ずしも実測値の特徴と一致しておらず、検討を進めるためには陽イオン交換以外の化学反応や反応輸送の効果を考慮する必要があることが明らかとなった。
川崎 一雄*; 久志 勘太*; 安江 健一*; 丹羽 正和; 横山 立憲
no journal, ,
呉羽山丘陵は、後期鮮新世から後期更新世にかけての砕屑性堆積物からなる富山堆積盆の中に位置している。この丘陵では、中期更新世の呉羽山礫層が長慶寺砂層と不整合に重なっている。本研究では、呉羽山礫層の砂層の堆積年代を推定するために、呉羽山丘陵の3本のボーリングコアを用いて古地磁気分析を行った。3本のボーリングコアから得られた特徴的磁化成分(ChRM)の方向はほとんどが正帯磁の傾向を示した。しかし、深度26mから29mまでの10-30cm厚のコアでは、すべてのコアで逆帯磁の傾向が見られた。呉羽山礫層の最上部で見つかった約0.6Maの上宝テフラに基づくと、観測された正/逆帯磁の傾向は松山クロンの4つのサブクロンのうちの1つである可能性が高い。調査した砂層の上層は礫層からなるため、詳細な磁気層序は明らかでない。しかし、観測された磁気層序学的情報は、呉羽山礫層の堆積年代を制約するのに有効と考えられる。