Local tephra as an age-determination tool; Example of 2.3 ka Yakedake volcano tephra in Nagano Prefecture, central Japan

小嶋 智*; 鏡味 沙耶; 横山 立憲; 苅谷 愛彦*; 片山 喜一*; 西尾 学*

Proceedings of 5th International Workshop on Rock Mechanics and Engineering Geology in Volcanic Fields (RMEGV 2021) (Internet), 6 Pages, 2021/09

中部日本で最も活動が活発な火山の一つである焼岳の4.6kmほど北東に位置するきぬがさの池周縁部から採取したハンドオーガーボーリングコア試料からローカルテフラがみつかる。このテフラは、主成分として様々な形状の火山ガラス(マイクロライトを包有するもの、ブロック状、縦溝のあるもの、微小胞のあるもの)から構成され、また、少量の鉱物(石英,斜長石,角閃石,黒雲母,輝石)を含む。また、このテフラ層より10cm下部より回収された植物残骸から得られるC較正年代は、2,331-2,295cal BP(19.2%の確率)もしくは、2,270-2,155cal BP(76.2%の確率)である。本研究では、電子プローブマイクロアナライザを用いて、このテフラ層の火山ガラスのうち、241個について主要元素分析を行った。それらのデータをSiO-KO, SiO-NaO+KO、及びFeO-KO図にプロットした結果、中部日本に分布する主要なテフラの化学組成との差異が認められた。さらに、鉱物組成及び化学組成は、約2,300cal BPとされる焼岳の北北西およそ2kmに広がった中尾火砕流のテフラと一致する。このテフラは北アルプス南部の2,300cal BPのローカルな年代指標として有益である可能性が示唆された。

Mudstone redox conditions at the Horonobe Underground Research Laboratory, Hokkaido, Japan; Effects of drift excavation

望月 陽人; 石井 英一; 宮川 和也; 笹本 広

Engineering Geology, 267, p.105496_1 - 105496_11, 2020/03

https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2020.105496

高レベル放射性廃棄物の地層処分場の建設・操業時には、坑道内の大気が掘削損傷領域(EDZ)に侵入し、坑道周辺の岩盤や地下水が酸化状態に変化することが想定される。坑道掘削が岩盤や地下水の酸化還元状態に与える影響を評価するために、幌延深地層研究センターの調査坑道周辺において酸化還元状態に関する調査を実施した。調査坑道周辺に掘削されたボーリング孔において、地下水のEhは-150mVより低く、酸化の指標となるSO濃度はおおむね1mol L未満であった。ボーリング孔に設けられた区間の50%以上をガスが占め、その組成は主にCHとCOからなり、NとOの割合はわずかであった。坑道から採取されたコア試料を分析した結果、黄鉄鉱の酸化溶解や硫酸カルシウムの沈殿は認められなかった。以上の結果から、今回調査したEDZにおいては酸化の顕著な兆候は認められず、その理由として、地下水圧の低下に伴い脱ガスしたCHやCOが岩盤中の割れ目を占め、大気の侵入が抑制された可能性が示唆された。

Protolith identification of bedding-parallel, smectite-bearing shear zones in argillaceous and siliceous marine sediments; Discriminating between tephra-derived shear zones and host-rock-derived fault gouges

石井 英一

Engineering Geology, 259, p.105203_1 - 105203_9, 2019/09

AA2018-0459.pdf:0.97MB

https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2019.105203

スメクタイトを含むせん断帯はスメクタイトの独特な物理化学特性により地球科学, 地球工学の様々な分野で重要となっている。同せん断帯は海成粘土質/珪質堆積物中に広く挟在するが、その起源としてテフラ起源と母岩起源のものが考えられ、両者は潜在的にスメクタイト含有量, 拡がり, 形成時期の点で異なる。しかし、その起源を観察により特定することは困難である。本論はその特定手法として、粘土鉱物中のイライトに対するスメクタイト含有量と全岩化学組成のAlO/TiO(wt%/wt%)を用いた手法を提案する。高いスメクタイト含有量はテフラ起源の証拠となり得るが、この値はせん断変形に伴う鉱物学的擾乱/変質により低下することがあり、識別が困難になる。先行研究に基づくと、母岩と異なるAlO/TiOもテフラ起源の証拠となり、その測定誤差もスメクタイトの含有量の誤差と比べれば非常に小さいが、例えそのせん断帯がテフラ起源であっても母岩と同じAlO/TiOを示すことがある。これらの指標を褶曲した北海道の珪質泥岩に適用した結果、両指標を組み合わせることにより、せん断帯の起源をより簡便に、より高精度で特定できることが確認できた。

Detection and correlation of tephra-derived smectite-rich shear zones by analyzing glass melt inclusions in mineral grains

石井 英一; 古澤 明*

Engineering Geology, 228, p.158 - 166, 2017/10

https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2017.08.010

幌延深地層研究センターの地下施設に出現した粘土質せん断帯に含まれる粘土物質の顕微鏡観察を行った結果、粘土物質にはメルトインクルージョン(MI)が多く含まれていることが分かり、それらの化学組成を分析すると、全てのMIが同一の組成を持つことが分かった。さらに、センター周辺のボーリングコアに認められる粘土質せん断帯を調べた結果、これと同一の組成を示すMIが他にも複数箇所で検出され、これらの粘土質せん断帯はセンター周辺に分布する既知の火山灰層面とほぼ一定の比高を保ちながら(同火山灰層の350m下方)、数キロメートルにわたって分布することが分かった。これらのことから、このMIを含む粘土物質は火山ガラスが変質したものであり、この粘土物質を多量に含むせん断帯(粘土質せん断帯)は泥岩が破砕・変質して形成されたのではなく、泥岩中に挟在する火山灰層が変質・変形して形成されたものであることが分かった。

Microscopic features of quartz and clay particles from fault gouges and infilled fractures in granite; Discriminating between active and inactive faulting

丹羽 正和; 島田 耕史; 青木 和弘; 石丸 恒存

Engineering Geology, 210, p.180 - 196, 2016/08

https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2016.06.013

断層ガウジの活動性の評価に資するため、ガウジの粒径分析と、電子顕微鏡(SEMおよびTEM)を用いた微小粒子の観察を行った。ガウジの粒径分布は、大局的には繰り返し活動している活断層のガウジの方が細粒粒子の割合が増加する。石英粒子のSEM観察では、活断層のガウジの方が新鮮な結晶面を残す粒子が多く見られた。一方、ガウジ中の粘土鉱物のTEM観察では、活断層ガウジの粒子の方が摩耗または溶食により円摩されている傾向がある。このような傾向が生じるのは、繰り返しの断層活動により、相対的に弱い粘土鉱物が摩耗または溶食の影響を大きく受けるのに対し、花崗岩岩片の破砕、細粒化の進行により新鮮な結晶面を持つ石英粒子がガウジに多く供給されたためと考えられる。

Formative mechanism of inhomogeneous distribution of fractures, an example of the Toki Granite, Central Japan

笹尾 英嗣; 湯口 貴史*; 伊藤 康人*; 井上 貴至*; 石橋 正祐紀

Proceedings of 10th Asian Regional Conference of International Association for Engineering Geology and the Environment (IAEG ARS 2015) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2015/09

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、割れ目ネットワークの理解は物質移動特性を評価する上で重要な課題である。本報告では、土岐花崗岩を事例として、割れ目の不均一な分布の成因を検討した。土岐花崗岩では、浅部に低角度および高角度傾斜の割れ目の多い部分があるが、深部では割れ目の数は減少し、高角度傾斜割れ目が卓越する。また、高角度傾斜割れ目の密度分布は不均一である。熱年代学および古地磁気学的研究からは花崗岩形成初期には冷却速度が速く、地磁気方位がばらつくことが明らかになった。これらのことから、花崗岩は急速冷却期に不均一に歪が分布し、その結果として脆性領域に達した際に歪分布に基づいて、不均一に割れ目が形成されたと考えられる。このことから、割れ目ネットワークの理解には、花崗岩冷却過程の理解が必要である。

Three-dimensional fracture distribution in relation to local cooling in a granitic body; An Example from the Toki granitic pluton, Central Japan

湯口 貴史; 田上 雅彦*; 鶴田 忠彦; 西山 忠男*

Engineering Geology, 149-150, p.35 - 46, 2012/11

https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2012.08.009

本紙は、中部日本に位置する土岐花崗岩体の割れ目頻度の空間分布を示し、それと岩体中の冷却挙動との関連について評価を行った。19本のボーリング孔のBTV情報から、割れ目頻度の空間分布は2つの傾向を示す。1つは花崗岩体の中心部分で高い頻度を持ち、もう1つは標高が下がるにつれ頻度が減少する。サブソリダス反応組織の発達の程度は、花崗岩体の冷却過程の指標となるパラメータである。隣り合う2つの位置で測定したサブソリダス組織の発達程度の差を、この2点間の距離で割った値を、局所冷却速度と定義する。土岐花崗岩体中のこの局所冷却速度の分布を明らかにしたところ、割れ目頻度の高い領域で大きな局所冷却速度を持つという相関が認められる。この相関は、割れ目の発生が熱歪という概念を通じ局所冷却速度によって説明できることを示す。ゆえに、花崗岩体中の局所冷却速度の3次元パターンを明らかにすることは、割れ目頻度分布を評価する有用な手法である。

Spatial distribution and characteristics of fracture zones near a long-lived active fault; A Field-based study for understanding changes in underground environment caused by long-term fault activities

丹羽 正和; 黒澤 英樹; 石丸 恒存

Engineering Geology, 119(1-2), p.31 - 50, 2011/04

https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2011.01.011

断層活動に伴う破砕帯の形成は、周辺岩盤の物性や水理特性に変化を及ぼすことが考えられる。したがって、地層処分の観点からは、破砕帯の水理特性や力学特性にかかわる科学的知見は処分施設と活断層との離間距離を考えるうえで重要となる。本研究では、破砕帯の発達過程や性状を明らかにするため、岐阜県の跡津川断層を事例対象とし、断層周辺地域の破砕帯の分布,断層ガウジの幅などを調査するとともに、断層トレースからの距離ごとにその特徴を明らかにした。その結果、跡津川断層近傍(断層トレースから両側500mの範囲内)に幅2m以上の破砕帯が集中していること、及びより新しい断層活動に伴う破砕帯の発達は、古い破砕帯に沿って起こる傾向があること等が明らかとなった。

Mineralogical and Petrological Evidence for the Hydrogeological Characteristics of the Tsukiyoshi Fault,Japan

Metcalf; 天野 健治; 濱 克宏; 吉田 英一; 岩月 輝希

Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology, (35), p.189 - 201, 2002/00

地質断層が地下深部での地下水流動に果たす役割を把握するために、東濃鉱山周辺において認められる月吉断層を例として、地質学的調査、岩石学的調査、鉱物学的調査を行った。その結果、堆積岩中の断層破砕帯は4m20mの幅を有することと、月吉断層の上盤と下盤では異なる水理学的特性を有することが示された。

Methodology development for modeling heterogeneous conductivity fields for a sandstone type uranium deposit, central Japan

見掛 信一郎; 吉田 英一; 小出 馨; 前川 恵輔; 尾方 伸久; 柳沢 孝一

Engineering Geology, 56(2), p.185 - 195, 2000/00

岩盤の透水係数の空間分布、特に地下水の流動経路となり得る連続した高透水性部は地下水流動を規制する要因となるため、対象領域の透水係数の分布を把握することは重要である。透水係数の空間分布は、試錐孔を利用した原位置透水試験結果をもとに、離散した測定点を補完する方法を用いて推定できる。本報告では、岩盤の透水係数分布の不均質性を表現できる補完法について、複数の方法により透水係数分布を推定した。その結果、透水係数の空間分布の推定方法のうち、フラクタル理論を用いた方法が堆積岩中の水理学的な不均質性を表現するのに有効であった。また、推定した透水係数分布を用いてウランの移行のシミュレーションを行い手法の妥当性を確認した。