Long term behavior of hydrogeological structures associated with faulting; An Example from the deep crystalline rock in the Mizunami URL, Central Japan

深部結晶質岩における断層に関連した水理地質構造の長期変遷; 瑞浪超深地層研究所を例として

石橋 正祐紀; 吉田 英一*; 笹尾 英嗣   ; 湯口 貴史*

Ishibashi, Masayuki; Yoshida, Hidekazu*; Sasao, Eiji; Yuguchi, Takashi*

断層周辺に発達するダメージゾーンは、選択的な物質移動経路となりうることから、これらの水理学的な特長およびその長期変遷を把握することは重要である。そこで、本研究では瑞浪超深地層研究所の深度300mおよび500mにおける調査結果に基づき、ダメージゾーン中の透水性割れ目の特徴とその長期変遷について検討を行った。ボーリング調査や坑道壁面観察の結果から、断層周辺岩盤は3つのステージを経て現在に至ると考えられ、それぞれのステージでダメージゾーン中の透水性割れ目の透水性が変化していたと考えられる。1stステージは初生的な割れ目が形成されるステージ、2ndステージは断層運動に伴いダメージゾーンが形成されるステージ(透水性が増加)、3rdステージは割れ目充填鉱物が形成され、ダメージゾーン内の割れ目が充填または閉塞されるステージ(透水性の低下)である。3rdステージでは、割れ目内に未固結の充填物も形成され、これがダメージゾーン中の透水性割れ目の透水性をより低下された可能性がある。以上より、日本のような変動帯において、断層影響を評価する上では断層の発達ステージを考慮して検討することが重要である。

Damage zone (DS) formed by faulting in crystalline rocks can act as significant transport pathway. Therefore, this paper describes the features of WCFs and their long-term behavior associated with faulting based on the results of investigations at the GL -300m and -500m in the MIU. The results of detailed investigations in and around DZ indicate that there are three stages in the development of hydrogeological structures: 1st stage) the formation of background fractures; 2nd stage) the formation of a DZ and corresponding increase in the hydraulic permeability as a result of formation of small fractures; and 3rd stage) the formation of fracture fillings and the hydraulic permeability of the DZ decrease. In the late 3rd stage, unconsolidated clayey fillings formed associated with faulting resulting in decreased permeability of fractures in the DZ. These results underline the importance of understanding the development stages for evaluating the effect of faulting in orogenic belt plutons.