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深部結晶質岩マトリクス部における微小移行経路と元素拡散現象の特徴

Characteristics of micro transfer paths and diffusion phenomena in the matrix of deep crystalline rock

石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 濱 克宏

Ishibashi, Masayuki; Sasao, Eiji; Hama, Katsuhiro

花崗岩などの結晶質岩では、割れ目周辺母岩への物質の拡散(マトリクス拡散)が、割れ目中を流れる物質の希釈や遅延に効果があることが知られている。そのため、高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全評価において、マトリクス拡散現象は重要なものである。国内の岩体では、肉眼観察では変質を被っていない割れ目周辺の花崗岩(健岩部)でも、花崗岩マグマが冷却し固結した際に生じる熱水による変質(初生的変質)を被っており、この影響を検討することは重要である。しかし、肉眼観察で割れ目周辺に変質が認められない健岩部に着目された研究例はない。そこで、瑞浪超深地層研究所で採取した割れ目周辺健岩部を対象として、微視的空隙の分布および、それがマトリクス拡散に与える影響を考察した。その結果、割れ目周辺健岩部では、初生的変質で斜長石中心部に選択的に微視的空隙が形成されたこと、この空隙がマトリクス拡散経路として機能する可能性があることが明らかになった。これは変動帯に位置する日本の花崗岩体の地下環境では、初生的変質に伴う微視的空隙によって、割れ目周辺の健岩部でもマトリクス拡散による物質移動の遅延が期待できる可能性を示唆する。

Matrix diffusion is one of the important phenomena for safety assessment of radioactive waste disposal because it has an effect of retarding the mass transport in crystalline rocks. Although there is not enough knowledge on the matrix diffusion in unaltered (intact) rocks around fractures. Intact granitic rocks around fractures are affected by primary alteration related to hydrothermal fluid resulting from crystallization of granitic magma. Therefore, detailed observations were carried out to clarify the effects of primary alteration focused on the intact granite around fractures sampled from the MIU, central Japan. The results of observation provide that the micropores are formed in plagioclases affected by primary alteration and have the potential of acting as matrix diffusion paths. This is indicating the possibility that intact granitic rock around fractures in an orogenic belt such as Japan have also the retardation functions due to matrix diffusion.

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