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報告書

超深地層研究所計画地質・地質構造に関する調査研究; 深度300mまでの地質・地質構造

窪島 光志; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 鶴田 忠彦; 田上 雅彦*; 湯口 貴史

JAEA-Research 2012-037, 78 Pages, 2013/03

JAEA-Research-2012-037.pdf:235.85MB

日本原子力研究開発機構では、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を岐阜県瑞浪市において進めている。本計画は、「深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備」及び「深地層における工学技術の基盤の整備」を第1段階から第3段階までを通した全体目標として定め、「第1段階:地表からの調査予測研究段階」、「第2段階:研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階:研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなる約20年の計画である。現在は、第2段階及び第3段階における調査研究を進めている。そのうち第2段階では、「研究坑道の掘削を伴う調査研究による地質環境モデルの構築及び研究坑道の掘削による深部地質環境の変化の把握」を段階目標の一つとして調査研究を進めている。本報告書は、今後の調査研究に資するため、第2段階における地質・地質構造の調査研究結果に基づき、深度300mまでに認められた地質・地質構造を取りまとめた。また、本取りまとめ結果は、第2段階で更新された地質構造モデルに反映した。

報告書

地質構造発達プロセスに基づく地質モデリング技術の開発(共同研究)

田上 雅彦*; 山田 泰広*; 山下 佳彦*; 宮川 歩夢*; 松岡 俊文*; Xue, Z.*; 辻 健*; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 天野 健治; et al.

JAEA-Research 2012-036, 110 Pages, 2013/02

JAEA-Research-2012-036.pdf:44.93MB

瑞浪超深地層研究所の周辺には北西-南東走向の断層が発達しており、これらの断層が地下水流動に影響を与えていることがわかっている。これらの断層は、研究所北側をほぼ東西に走る月吉断層の右横ずれ運動に伴って形成されたプルアパート構造に関連したものである可能性が指摘されているが、これらの断層の過去の活動履歴やその分布については、十分に明らかにされていない。本共同研究では、瑞浪超深地層研究所で確認されている地質構造を事例として、アナログモデル実験並びに数値シミュレーションを用いた地質構造の再現を試みた。まず、瑞浪超深地層研究所内及びその周辺において確認されている断層や剪断割れ目について古応力解析を実施し、運動像と形成時期を推定した。その結果と既往の研究をふまえて地質構造発達史を整理した。次に、現状の地質構造を再現するためのアナログモデル実験及び数値シミュレーションを実施した。再現された断層の配列・分布・発達密度といった三次元的な幾何特徴を現状の地質構造モデルと対比し、未調査地域における地質構造の発達状況を考察した。

論文

瑞浪超深地層研究所における深部地質環境のモデル化を目指した地質学的調査

鶴田 忠彦; 田上 雅彦; 天野 健治; 松岡 稔幸; 栗原 新; 山田 泰広*; 小池 克明*

地質学雑誌, 119(2), p.59 - 74, 2013/02

瑞浪超深地層研究所では、結晶質岩(花崗岩)を調査・研究において深地層の科学的研究を進めている。研究所で行っている地質学的調査では、特に結晶質岩中における地下水などの流体の主要な移行経路である割れ目や断層などの不連続構造の不均質性や特性に着目して、地表地質調査、反射法弾性波探査、ボーリング調査、研究坑道における地質調査などからなる現場調査と、それらの結果に基づく地質構造のモデル化を行っている。これまでの現場調査の結果、地下水の流動を規制する低透水性の断層が存在することと、多量の湧水を伴う割れ目帯が花崗岩上部に分布していることが明らかになっている。これらの地質構造については、スケールの異なる地質構造の規則性・関連性や地質構造の発達過程に着目したモデル化の整備を進めているところである。本報では、地質構造に関する現場調査と、地質構造モデルの構築に関する事例の紹介を通して、研究所における地質学的調査について報告する。

論文

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

 被引用回数:5 パーセンタイル:58.14(Engineering, Geological)

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。

報告書

超深地層研究所計画; 主立坑断層を対象としたボーリング調査結果報告書

鶴田 忠彦; 武田 匡樹; 上野 孝志; 大丸 修二; 徳安 真吾; 尾上 博則; 新宮 信也; 石橋 正祐紀; 竹内 竜史; 松岡 稔幸; et al.

JAEA-Technology 2012-001, 134 Pages, 2012/03

JAEA-Technology-2012-001.pdf:41.2MB
JAEA-Technology-2012-001(errata).pdf:0.44MB
JAEA-Technology-2012-001-appendix(CD-ROM).pdf:6.37MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学研究ユニットでは、深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を段階的(第1, 2, 3段階)に進めている。このうち第2段階では、「研究坑道の掘削を伴う調査研究による地質環境モデルの構築及び研究坑道の掘削による深部地質環境の変化の把握」を段階目標の一つとして調査研究を進めている。本報告書では、第2段階の目標を達成するために、2010年度に深度300m研究アクセス坑道において実施した、主立坑断層を対象としたボーリング調査の結果を取りまとめた。本ボーリング調査は、瑞浪超深地層研究所の主立坑において認められる断層を対象として、2孔(10MI22号孔及び10MI23号孔)のボーリング孔掘削、地質学的調査、水理学的調査、及び地下水の地球化学的調査を実施した。その結果、主立坑断層及び周辺岩盤の割れ目や変質の特徴、水理特性、及び水質分布を把握することができた。

論文

地質構造発達プロセスに基づく地質モデリング技術の開発; 砂箱アナログモデル実験・数値シミュレーションの適用

田上 雅彦; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 山田 泰広*; 松岡 俊文*; 山下 佳彦*; 宮川 歩夢*

JAEA-Review 2010-069, p.125 - 126, 2011/02

瑞浪超深地層研究所及び周辺に分布する断層を対象として、断層の古応力解析,砂箱アナログモデル実験、及び数値シミュレーションを用いた断層の三次元分布の推定に関する京都大学との共同研究を実施した。共同研究の結果、研究所及びその周辺に分布する断層の発達過程を再現するとともに、未調査領域を含む断層の空間的な配置・延長が推定することができた。研究所において採用した本手法は、今後未調査領域の断層などの地質構造分布を推定するための技術となることが期待される。

報告書

超深地層研究所計画; 地質・地質構造に関する調査研究(2008年度)報告書

鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 程塚 保行; 田上 雅彦; 石田 英明; 早野 明; 栗原 新; 湯口 貴史

JAEA-Research 2010-039, 131 Pages, 2011/01

JAEA-Research-2010-039.pdf:25.36MB

地層処分研究開発部門東濃地科学ユニットでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階」,「第2段階」及び「第3段階」からなる約20年の計画であり、現在は、第2段階における調査研究を進めている。超深地層研究所計画は、「深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備」及び「深地層における工学技術の基盤の整備」を第1段階から第3段階までを通した全体目標として定め、そのうち第2段階では、「研究坑道の掘削を伴う調査研究による地質環境モデルの構築及び研究坑道の掘削による深部地質環境の変化の把握」を段階目標の一つとして調査研究を進めている。本報告書は、第2段階目標に基づき、2008年度に実施した地質・地質構造に関する調査研究の成果を取りまとめたものである。

論文

瑞浪超深地層研究所の花崗岩中に分布する高角度割れ目の特性

田上 雅彦; 石田 英明; 鶴田 忠彦

日本応用地質学会平成21年度研究発表会講演論文集, p.175 - 176, 2009/10

結晶質岩中の割れ目は、地下水流動特性に大きな影響を及ぼしている。高レベル放射性廃棄物の地層処分施設などの地下構造物を設計するうえで、物質移動や安全施工の観点からこれら割れ目の構造や分布・透水性を理解することは必要不可欠である。本稿は平成20年度に瑞浪超深地層研究所の立坑深度300mにおいて掘削した、水平延長約100mの研究アクセス坑道沿いの割れ目特性について報告する。坑道の先行水平ボーリングでは、毎分1000リットルを超える湧水割れ目の存在が確認されており、それらの割れ目に対して断続的なグラウト工を施して坑道を掘削した。切羽の壁面観察において、割れ目の方位測定・挟在鉱物やグラウト充填の有無・湧水状況などを観察した結果、北東系及び北西系の高角度割れ目が湧水割れ目として働いていることがわかった。既に確認された低角度割れ目集中帯との特徴の違いもふまえ、形成過程と水みちとしての機能について考察する。

口頭

瑞浪超深地層研究所の花崗岩上部に分布する地質構造について

田上 雅彦; 中俣 公徳*; 早野 明; 栗原 新; 天野 健治; 鶴田 忠彦

no journal, , 

地下深部の地質構造、特に透水性構造として機能する水みちの分布や地質性状に関する情報は、地下水流動や水質形成メカニズムの理解,地下構造物の設計・施工などの工学的評価を行ううえで特に重要な役割を有している。これまで国内外で報告されている亀裂性岩盤中の透水性構造は、断層などの高角度の地質構造に関するものが多く、低角度の地質構造に関する記載は限られていた。しかし、近年、花崗岩を対象とした地下研究施設や高レベル放射性廃棄物の地層処分場における詳細な地質学的調査・水理学的調査により、岩体上部に高い透水性を有する低角度の割れ目(帯)が特徴的に分布する事例が日本や北欧諸国で確認されており、安全評価の信頼性向上や止水対策の観点から、それらをより精度よく把握することの重要性が高まってきている。そこで瑞浪超深地層研究所に分布する花崗岩上部で確認された高透水性の割れ目に着目し、それらの空間分布や地質産状に基づく構造区分に基づき、構造発達過程を予察的に検討したので、その結果について報告する。

口頭

超深地層研究所計画; 地質・地質構造に関する調査研究

鶴田 忠彦; 天野 健治; 松岡 稔幸; 田上 雅彦; 程塚 保行; 早川 正史; 栗原 新; 早野 明; 湯口 貴史

no journal, , 

超深地層研究所計画における地質・地質構造に関する調査研究について、現状の成果の概要について、ポスターを利用して紹介する。

口頭

超深地層研究所計画; 地質・地質構造に関する調査研究

栗原 新; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 早野 明; 早川 正史; 田上 雅彦; 程塚 保行; 湯口 貴史; 越智 稔; 徳安 真吾

no journal, , 

超深地層研究所は、結晶質岩を主な対象とした深地層の研究施設のひとつであり、この計画では地層処分研究開発の基盤となる深地層の科学的研究の一環として深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備を全体目標の一つとした調査研究が進められている。超深地層研究所計画において適用している段階的な調査研究の進展に伴い、地質環境を理解するための一連の方法論の詳細化とその評価を重ねつつ、あわせて、その過程で得られた経験(失敗例を含む)やノウハウをできるだけ知識化して提示していくことが重要である。本報告では、超深地層研究所計画における地質・地質構造に関する調査研究を通じて得られた主な知見を整理した。

口頭

岐阜県瑞浪地域の地質構造発達史の検討,1; 断層の古応力解析

田上 雅彦; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸

no journal, , 

岩石が脆性的に破砕された断層の性状と分布は、地下水の流動に大きく影響する。また、断層の動きから形成時の応力状態を知り、テクトニクスを構築することは、岩盤の工学的特性の理解を助け、断層の将来的な挙動予測にも生かすことができるため、特に長期の遮蔽が求められる地層処分事業においては大切な検討課題の一つである。この報告では瑞浪超深地層研究所の主立坑において確認された、主立坑断層の運動像の解析結果を報告する。断層ガウジ面には水平に近い低角度の条線が観察される。この構造を詳細に観察して、断層のずれのセンスを判定した。得られたデータから多重逆解法(Yamaji, 2000)を用いた小断層解析を行った結果、NS方向からの最大主応力、EW方向への最小主応力が導かれ、主立坑断層が右横ずれの変位で動いたと解釈された。主立坑断層の活動時期は65Ma頃の塩基性貫入岩が入った時期と関連付けられ、当時の太平洋プレートの沈み込み方向に平行な向きに圧縮されたことによって形成した右横ずれ断層であると結論付けられた。

口頭

地質構造の空間モデリング手法の開発; 瑞浪超深地層研究所における取り組み

鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 田上 雅彦; 栗原 新; 天野 健治; 山田 泰広*; 小池 克明*

no journal, , 

石油資源探査,放射性廃棄物の地層処分,CO$$_{2}$$の地中貯留などの地下環境を対象とした事業では、高透水性の割れ目帯や、低透水性の断層などの地下水の流動を規制する地質構造の空間分布を把握することが重要である。一方で、そのような地質構造の分布を把握するためのボーリング調査や物理探査などの現場調査は、経費や実施場所などの制約により取得できる情報が限定されることから、地質構造の空間分布を現場調査の結果のみに基づいて理解することは極めて困難である。そのため、地質構造の空間分布を推定するモデリング技術の開発・適用が必要となってくる。以下に、日本原子力研究開発機構が岐阜県東濃地域の瑞浪超深地層研究所において進めている地質構造の空間分布を予測するためのモデリング技術の開発について、現状の取り組みを報告する。

口頭

岐阜県瑞浪地域の地質構造発達史の検討,2; 月吉断層の運動像

山田 泰広*; 山下 佳彦*; 宮川 歩夢*; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 田上 雅彦

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所の北には土岐花崗岩と瑞浪層群を変位させる月吉断層が分布しており、見かけの変位からは逆断層とみなされていた。しかし、ENE-WSW走向の断層が右ステップに屈曲する部分に形成された月吉チャネル構造や、NNW-SSE方向に平行に発達する断層群の配置関係は、土岐挟炭累層の堆積当時に月吉断層が右横ずれしたことを想像させた。この作業仮説を裏付けるべく、砂箱実験装置を用いて月吉断層の運動を再現するアナログ実験と、三次元数値シミュレーションを実施して、月吉断層の南盤側に現状の地質構造と同様の断層や陥没地形を復元することを試みた。アナログ実験では、現状の月吉断層の三次元形態のブロックモデルを作って右横ずれさせることで、現在の地質モデルに類似した地質構造を再現することに成功した。このようなアナログ実験は、調査の及ばない地表や地下領域における地下構造の検討や、地質構造の発達過程の解析に有効な手段であると言える。

口頭

遮水性の構造として機能する断層及びその周辺岩盤の変質作用とその特徴; 瑞浪超深地層研究所に分布する土岐花崗岩での研究事例

鶴田 忠彦; 越智 稔; 湯口 貴史; 田上 雅彦; 各務 和彦; 吉田 英一*; 西本 昌司*; 西山 忠男*; 中俣 公徳*

no journal, , 

放射性廃棄物の地層処分,石油資源探査,CO$$_{2}$$の地中貯留などの地下の地質環境を対象とした調査では、地下水の流動や水質分布に影響を与える地質構造の分布や特徴を把握することが重要である。地下水の流動などに影響を与える地質構造の一つとして遮水性の構造として機能する断層があげられる。断層が遮水性の機能を有する原因は粘土鉱物を多く含む断層岩や変質岩の分布と考えられることから、粘土鉱物を形成した変質プロセスの理解は、遮水性の構造として機能する断層の分布や特徴を理解するうえで必要不可欠である。日本原子力研究開発機構が建設を進めている瑞浪超深地層研究所(以下、「研究所」)では、遮水性の構造として機能する断層が確認されていることから、当該断層を研究事例とした地球化学的,鉱物学的な検討に基づく変質プロセスの解明を進めている。本報ではこれまでに得られた知見について報告する。

口頭

瑞浪における超深地層研究所計画(MIU)の現状,1; 地質・地質構造に関する調査研究

徳安 真吾; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 田上 雅彦; 栗原 新

no journal, , 

結晶質岩を主な対象とした超深地層研究所計画では、深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備と深地層における工学技術の基盤の整備を全体目標とした調査研究を進めている。本稿では、前者の全体目標に関連して実施している研究坑道の掘削を伴う調査段階における地質・地質構造に関する調査研究の現状について報告する。研究坑道の掘削を伴う研究段階における調査として、壁面地質調査,アナログモデル実験,逆VSP探査などを実施し、断層や割れ目の分布特性、及び断層の空間分布や運動像の妥当性を確認した。

口頭

超深地層研究所計画; 地質・地質構造に関する調査研究

松岡 稔幸; 鶴田 忠彦; 田上 雅彦; 石橋 正祐紀; 徳安 真吾; 上野 孝志; 湯口 貴史

no journal, , 

超深地層研究所計画の研究坑道の掘削を伴う研究段階(第2段階)において実施している地質・地質構造に関する調査研究は、「地表からの調査予測研究段階(第1段階)で構築した地質構造モデル(サイトスケール)の妥当性の確認」,「坑道掘削時の調査評価技術の整備」及び「研究坑道周辺に着目した地質構造モデル(ブロックスケール)の構築」を目標としている。本報告では、第2段階の地質・地質構造に関する調査研究の現状の成果について報告する。第2段階の調査研究として壁面地質調査,逆VSP探査,アナログモデル実験などを実施し、それらの結果に基づく地質構造モデルの更新を通じて、第1段階で構築した地質構造モデルの妥当性の確認及び更新方法について提示した。また、ブロックスケールの地質構造モデルに入力データとして壁面観察で確認された割れ目の類型区分した結果を提示した。

口頭

高角度傾斜の断層に伴う割れ目の特徴とその空間分布の把握; 瑞浪超深地層研究所における水平ボーリング調査を例として

石橋 正祐紀; 田上 雅彦; 松岡 稔幸; 鶴田 忠彦

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、地層処分研究開発の基盤の整備として深部地質環境の調査・解析・評価技術の整備を目的とした研究を岐阜県瑞浪市において実施している。そのひとつとして、現在は、主立坑沿いに認められている断層(以下、主立坑断層)とそれに伴う割れ目の特徴とその空間分布の把握を目的として、深度300m研究アクセス坑道から水平方向にボーリング孔を掘削している。本報告では、ボーリング孔から得られた主立坑断層及びそれに伴う割れ目に関する情報を取りまとめ、先行して実施した深度300m研究アクセス坑道の壁面観察の結果と比較した。その結果、主立坑断層の特徴とその空間分布や主立坑断層に伴う割れ目帯区分の結果の整合性を理解した。また、新たに割れ目頻度や母岩の変質を伴う割れ目帯の分布の違いなど、主立坑断層に伴う割れ目の分布の不均質性を確認した。

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