川崎地質株式会社と日本原子力研究開発機構の共同研究; ミュー粒子を利用した深部地質構造探査手法の開発

Joint research between KGE and JAEA; Feasibility study for the geological survey in deep underground using cosmic ray muons

笹尾 英嗣   ; 山田 信人*; 鈴木 敬一*; 窪島 光志*

Sasao, Eiji; Yamada, Nobuto*; Suzuki, Keiichi*; Kuboshima, Koji*

瑞浪超深地層研究所において、宇宙線ミューオンを用いた断層の検出を試みた。同研究所の地質は上位の堆積岩と下位の花崗岩からなり、両者の境界は深度約170mに位置する。幅の広い粘土変質帯を伴う断層が花崗岩中に垂直に分布する。本研究では測定装置を深度200mと300mの水平坑道に設置してミューオンを測定した。その結果から、花崗岩, 断層部, 堆積岩の密度は、各々3.38, 2.88, 1.99g/cmと求められた。この値はこれまでに測定された密度よりも明らかに大きい。その相違の理由は不明であるが、花崗岩の密度を2.6g/cmとして再計算すると、断層部及び堆積岩の密度は2.2g/cm, 1.5g/cmと求められ、これまでに計測された値に一致した。このことから、ミュー粒子を利用した地質構造探査技術の開発に向けた検討を行い、絶対値の計測には問題があるものの、岩相ごとの密度比を把握することができることを確認した。

We performed investigation of fault with thick and clay-altered damaged zone in granitic rock used by cosmic ray muons at the Mizunami Underground Research Laboratory. Geology of investigated site consists of sedimentary sequence and underlying granite with unconformable contact at the 170 meters below ground level (G.L.). A fault with thick and clay-altered damaged zone is vertically distributed in granite. The muon telescopes were settled at the G.L.-200 and -300 meters to estimate densities of granite and fault. Densities of granite, fault and sedimentary rock are calculated as 3.38, 2.88 and 1.99 g/cm, respectively. The obtained density is obviously higher than absolute value, though the reason of such difference is not clear at the moment. If the density of granite is assumed to be 2.6 g/cm, then the densities of fault and sedimentary rock are re-calculated as 2.2 and 1.5 g/cm. This result indicates that cosmic ray muons have good potential to detect geological structure.