断層破砕帯における水素ガスの移行経路の検討

Path of hydrogen gas in fault zones

丹羽 正和   ; 島田 耕史   ; 黒澤 英樹; 石丸 恒存 ; 小坂 英輝*

Niwa, Masakazu; Shimada, Koji; Kurosawa, Hideki; Ishimaru, Tsuneari; Kosaka, Hideki*

活断層帯の直上では、大気中の数10倍以上の濃度の水素ガスの放出が報告されており、これらは断層活動で破壊された岩石鉱物の表面と水との反応によって発生した水素が起源であると言われている。本研究では、断層破砕帯において水素ガスが地下深部からどのように移動するかを明らかにすることを目的として、破砕帯の複数地点で、携帯型水素ガス検知器を使用した水素ガス濃度の測定を行った。その結果、破砕帯の中でも透水性の高い断層角礫やカタクレーサイトでは、毎分60ppm以上の高濃度の水素ガスが放出される一方、透水性の低い断層ガウジでは、健岩部中の割れ目と同様、水素ガスの放出が数ppm以下となることが明らかとなった。この結果は、地下深部で生成された水素ガスが地下水に溶解し、破砕帯中の高透水部に沿って地表付近まで運ばれてくるとの仮説を強く支持する。

Significantly high concentrations of hydrogen gas have been observed at active faults. Experimental studies have suggested that such hydrogen gas is generated by a radical reaction due to rock fracturing caused by fault activity. In this study, we tried multipoint hydrogen gas measurements along a fault zone crosscutting an active fault, to elucidate a path of hydrogen gas in fault zones. The result of the mesurements indicate that the hydrogen gas is transferred in the breccia and cataclasite of relatively-high permeability rather than in the smectite-rich fault gouge of low permeability, and strongly supports the hypothesis that a path of the hydrogen gas derived from fault activity is controlled by advective flow with groundwater.