Characterizing the reactivation mechanisms of coseismic surface ruptures associated with the 2011 Mw 6.7 Fukushima-ken Hamadori earthquake in Japan through borehole hydromechanical testing

Guglielmi, Y.*; 青木 和弘; Cook, P.*; Soom, F.*; Cappa, F.*; 田中 遊雲

Tectonophysics, 819, p.229084_1 - 229084_22, 2021/11

https://doi.org/10.1016/j.tecto.2021.229084

2011年Mw6.7の福島県浜通り地震に伴う地表断層の再活性化メカニズムについて、ボーリング孔への注水試験を実施し、検討した。本研究では、断層のリアクティベーションのために、2つの断層区間を選択した。1つは地震時に地表変位が現れた塩ノ平サイト、もう1つは地震時に変位しなかった区間である水上北サイトである。断層の上下を密閉したボーリング孔に注水を行うことで、断層を固定している断層面の有効応力を段階的に減少させ、断層を破壊させる。この断層が破壊している間に、ボーリング孔の変位,流体圧,注入流量を連続的にモニターした。取得したデータを水理-力学連成モデルを用いて解析し、断層の再活性化モードを検討した。その結果、塩ノ平サイトでは、純粋なダイラタントスリップ応答を示したが、水上北サイトでは、断層の高い摩擦強度、粘着力に関連した複雑な応答を示した。また、塩ノ平サイトのすべりの解析から、塩ノ平断層の摩擦がすべり速度に基づくクーロン破壊として合理的にモデル化され、室内試験で求めた摩擦係数と整合的であった。本研究では、同一断層系の2つのセグメント間で、断層の物理的性質や破断メカニズムに大きな違いがあることを明らかにし、大規模地震時の地表破断の影響等の地震ハザードをより適切に評価するための展望を開くことができた。

断層面の形態観察に基づく断層活動性評価手法の検討

田中 義浩*; 亀高 正男*; 岡崎 和彦*; 鈴木 一成*; 瀬下 和芳; 青木 和弘; 島田 耕史; 渡邊 貴央; 中山 一彦

応用地質, 59(1), p.13 - 27, 2018/04

上載地層法が適用できない断層の活動性評価に資するため、活断層と非活断層の断層露頭で断層面の形態観察を実施し、断層活動性評価の指標を検討した。活断層としては五助橋断層の五助ダム上流露頭と六甲断層の船坂西露頭を、非活断層として六甲蓬莱峡のK地点を対象に、断層面の「連続性」,「切断関係」,「平滑性」に着目した。連続性は「断面形状の連続区間率測定」、切断関係は「周辺構造の切断率測定」を行った。平滑性については「断面形状の平面区間率測定」、「粗さ/うねり形状の測定」及び「写真解析による算術平均粗さ測定」という3種類の測定を行い、合計5つの測定手法を検討した。本研究結果から、「断面形状の連続区間率測定」、「周辺構造の切断率測定」、「断面形状の平面区間率測定」について、活断層と非活断層を見分ける識別基準値を有する可能性が示された。なお、引き続き、識別基準値の明確化とその検証のために測定事例の追加・検討、議論が必要である。

Occurrence and potential activity of denitrifiers and methanogens in groundwater at 140 m depth in Pliocene diatomaceous mudstone of northern Japan

勝山 千恵*; 梨本 裕晃*; 永翁 一代*; 石橋 朋剛*; 古田 一期*; 木下 剛*; 吉川 英樹; 青木 和弘; 浅野 貴博*; 佐々木 祥人; et al.

FEMS Microbiology Ecology, 86(3), p.532 - 543, 2013/12

https://doi.org/10.1111/1574-6941.12179

嫌気性微生物活性は地下環境に影響を与える。本研究では140mの深度の2つのボアホールから低酸素濃度の地下水を採取し脱窒菌とメタン生成菌の活性について調査した。脱窒菌活性はNをトレーサとしてボアホール環境にて測定し、メタン生成菌については16S rRNAの遺伝子解析により存在を確認した。メタンの安定同位体の分析値から溶存メタンは微生物活用由来であることが分かったが、本メタン生成菌の培養中には発生が確認できなかった。地下140m深の地下水中には酸素が含まれておらず、Ehが-144から6.8mVを示し、脱窒菌の活性が有意な環境であることが分かった。

Impacts of thermo-hydro-mechanical experiments on the microbial activity in compacted bentonite at the Kamaishi Mine, northeast Japan

青木 和弘; 杉田 裕; 千々松 正和*; 田崎 和江*

Applied Clay Science, 47(1-2), p.147 - 154, 2010/01

https://doi.org/10.1016/j.clay.2008.12.016

岩手県の釜石鉱山においてベントナイト及び周辺岩盤(花崗閃緑岩)における微生物活動を調査した。母岩に関して、花崗閃緑岩の深部地下水の細菌及び可視微生物の全菌数が算出できた。また、硫酸還元菌,脱窒菌の存在も確認された。緩衝材の原位置での性能を試験する人工バリア試験という熱-水-応力連成試験を実施した。加熱フェーズ後と冷却フェーズ後にベントナイトのサンプルを取得し、天然の微生物が模擬処分環境で存在するか微生物分析を行った。試験の結果、従属栄養生物が存在するものの、含水比の小さいヒーターの周辺のベントナイト中では存在しないことが確認された。これは、処分後の廃棄体の温度が高い期間の廃棄体周辺では微生物の活動が極端に制限されることを示している。このような知見は、高レベル放射性廃棄物地層処分における微生物の影響の評価に有用である。

地層処分における微生物影響評価に関する研究,1(共同研究)

栃木 善克; 吉川 英樹; 青木 和弘; 油井 三和; 本條 秀子*; 萩沼 真之*; 川上 泰*; 鈴木 和則*

JAEA-Research 2007-010, 51 Pages, 2007/03

JAEA-Research-2007-010.pdf:4.82MB

本報告では、日本原子力研究開発機構及び産業創造研究所による共同研究「地層処分における微生物影響評価に関する研究」の平成17年度における成果をまとめた。同研究は、地層処分場のバリア性能に及ぼす微生物活動の影響評価技術を高度化し、処分技術の信頼性向上に資することを目的として実施した。平成17年度は、幌延深地層研究センターの調査フィールドに設けた新規の観測井を利用した地下水・岩石試料採取と化学分析、並びに微生物影響を考慮した数値解析コード(MINT)を使用して既存の観測データを用いた感度解析を実施した。前者の成果として、水質・微生物代謝活性等の分析を行い、数値解析コードに反映・活用するためのデータを取得したことが挙げられる。後者では、既存の測定データを初期値として感度解析を行い、微生物影響による地下水水質の変化や、地下水水質の変動による微生物活動への影響を評価するための結果を得ることができた。

Developing a remote monitoring system using ACROSS in Horonobe Underground Research Laboratory

津久井 朗太*; 新里 忠史; 青木 和弘; 福島 龍朗; not registered

International workshop on "Active Monitoring in the Solid Earth Geophysics", 0 Pages, 2004/07

None

Influence of bacteria on deep groundwater in relation to geological disposal

青木 和弘

Proceedings of 4th International Symposium on Advanced Science Research (ASR 2004), 0 Pages, 2004/00

スウェーデンAspo地下研の岩石と微生物を用いて、微生物活動が地下水の地球化学的性質に影響を与えているかどうかの試験を行った。これらの試験から微生物活動が貧栄養下でも岩石ー水反応に影響を及ぼしていることが明らかになった。また、釜石鉱山内で実施した熱ー水ー応力連成試験においては、含水率が12%を下回ると微生物活動がなくなることが明らかになった。このような知見は、高レベル放射性廃棄物の地層処分における微生物活動の潜在的影響を評価するのに有効であると考えられる。

Underground research laboratories in Japan; What are the important factors for facilities design?

佐藤 稔紀; 見掛 信一郎; 坂巻 昌工; 青木 和弘; 山崎 眞一; 茂田 直孝; 武田 精悦

9th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM '03), p.1333 - 1339, 2003/00

https://doi.org/10.1115/ICEM2003-4736

瑞浪超深地層研究所計画と幌延深地層研究所計画の現状について、特に施設の設計と建設について紹介する。

HTTR出力上昇試験における燃料及び核分裂生成物挙動の検討, 1; 15MWまでの結果

沢 和弘; 飛田 勉*; 植田 祥平; 鈴木 修一*; 角田 淳弥; 関田 健司; 青木 和則*; 大内 弘

JAERI-Research 2001-002, 33 Pages, 2001/02

JAERI-Research-2001-002.pdf:1.42MB

高温工学試験研究炉(HTTR)の燃料に対する設計方針では、「初期破損率は0.2%以下」、「運転中の追加破損は十分許容しうる小さな値に制限する」と定めている。そのため、HTTRの運転中に破損率を定量的に評価する必要があり、1次冷却材中の放射能を測定する、原子炉保護設備の1次冷却材放射能計装、燃料破損検出装置(FFD)、1次ヘリウムサンプリング設備を設けている。HTTRの出力上昇試験のうち15MWまでに取得したデータを用いて、燃料及び1次元冷却材中の核分裂生成物挙動の評価を行った。まず、1次冷却材中の核分裂生成物ガス濃度はすべて10Bq/cm以下であった。また、1次冷却材中のKr濃度とFFD計数率はほぼ比例関係にあること、事前解析とサンプリングによるKr濃度の出力に対する傾向が合っていることがわかった。

マルチオフセットハイドロフォンVSP調査法の亀裂性岩盤への適用試験(その2)

伊藤 久男*; 中尾 信典*; 青木 和弘; 大湊 隆雄*; 宮崎 光旗*; 大澤 英昭; 木口 努*; 長谷川 健; 桑原 保人*; 三戸 嘉之

PNC TY7651 97-001, 131 Pages, 1997/07

PNC-TY7651-97-001.pdf:7.03MB

正馬様洞に掘削されている試錐孔(AN-1号孔)を用いて、マルチオフセットハイドロフォンVSP調査法の適用試験を実施した。本実験の目的は、VSPで観測されるチューブ波を解析することにより得られる透水性亀裂に関する情報と既存情報を対比することにより、マルチオフセットハイドロフォンVSP調査法の透水性亀裂の検出法としての適用性を検討することにある。発破震源と重錘落下震源の2種類の震源を用いて適用試験を実施したところ、重錘落下震源によるVSP記録は、発破震源の記録に比べてS/Nが低く低周波数であった。しかし、適切なデータ処理を行うことにより、深度20m559mの範囲の内、19深度でチューブ波の発生が確認でき、発破震源と同様に重錘落下震源を用いたハイドロフォンVSP調査から透水性亀裂を検出できることを示した。発破震源によるマルチオフセットハイドロフォンVSPデータを用いて、深度20m609mの範囲で15のチューブ波発生深度について解析を実施し、透水性亀裂の走向、傾斜角、透水係数を求めた。透水係数の多くは100mdのオーダーで求められた。BTV記録を用いて、全てのチューブ波発生深度に亀裂が存在することを確認した。チューブ波解析から求めた亀裂の走向と傾斜角の値を、BTV記録から得られた値と比較した結果、単一の亀裂が確認された深度などいくつかの深度で両者の値は良く一致したが、複数の亀裂が確認された深度などで両者の値が一致しない場合があった。両者の値が一致しないことについて検討したが、決定的なことはまだ明らかではない。本報告書は、ハイドロフォンVSP調査における重錘落下震源の適用性ならびにチューブ波解析結果(走向、傾斜角)とBTVデータとの比較検討を中心にまとめたものであり、チューブ波解析による透水係数に関する検討は「その3」として報告書にまとめる予定である。