Petrography and geochronology of the Kuki granite, Kitakami mountains, northeastern Japan; Shallow crustal intrusion and emplacement processes of granitic magma

鈴木 哲士*; 湯口 貴史*; 石黒 啓斗*; 遠藤 京香*; 加藤 あすか*; 横山 公祐*; 小北 康弘; 横山 立憲; 坂田 周平*; 大野 剛*; et al.

Journal of Mineralogical and Petrological Sciences (Internet), 119(1), p.230807_1 - 230807_18, 2024/02

https://doi.org/10.2465/jmps.230807

沈み込み帯における火成活動は、地下深部での熱や物質の供給の観点から重要な地質現象である。火成活動がとりわけ大規模であった時期(フレアアップ)には、大量のマグマが生成されることで大陸地殻の発達・進化が促進されたと考えられるが、詳細なマグマ溜りプロセスについての理解は乏しい。そこで本研究では、フレアアップ期の沈み込み帯におけるマグマ溜りプロセスの時空間変化を明らかにすることを目的とし、北上山地の白亜紀深成岩体のひとつである久喜花崗岩体の岩石学的、年代学的研究を行った。久喜岩体の標高ごとの岩石サンプルのモード組成や全岩化学組成は、久喜岩体での鉛直方向の分別結晶作用が生じたことを示唆する。ホルンブレンドに対して地質温度圧力計を適用したところ、定置深度は約10km、温度条件は800Cから730Cとなった。ジルコンに対するU-Pb年代・Ti濃度定量分析の結果から、久喜岩体は約125Maに900Cから700Cまでの冷却を受けたことが明らかとなった。また、ジルコンのTh/U比と結晶化温度の関係から、900Cから800Cまでに分別結晶作用が大きく寄与したこと、岩体の深度方向でその傾向が一様であることが示唆される。

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化; NUMO-JAEA共同研究報告書(2011年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 牧野 仁史; 早野 明; 三ツ井 誠一郎; 谷口 直樹; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.

JAEA-Research 2012-032, 298 Pages, 2012/09

JAEA-Research-2012-032.pdf:33.68MB

原子力機構(JAEA)と原子力発電環境整備機構(NUMO)は、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて、原子力機構が蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後の処分事業に適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくための具体的な考え方と進め方を策定するとともに、必要な開発課題と今後の計画を明らかにすることを目的として、2011年度に共同研究を実施した。実施テーマと概要は以下の通り。(1)対象母岩の選定に関する検討:母岩特性のうち水理に着目し、母岩特性を評価するための項目、及び地下水移行時間の評価手法について、地質環境の調査・評価と関連付けたうえで整理した。(2)シナリオの構築に関する検討:シナリオ構築手順を具体化するとともに、ガラス固化体の溶解と核種の浸出、オーバーパックの腐食、緩衝材の長期変遷について、現象理解に関する最新の知見を構造的に整理した。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討:緩衝材の分配係数と拡散係数、母岩の分配係数を対象として、パラメータ設定の方法論を検討し、その方法論に従った試行を行った。(4)知識情報の品質確保に関する検討:知識情報の品質を確保するための考え方や手法を、(2)シナリオの構築で検討した状態設定に対する論拠に関する情報を例として検討した。

堆積岩地域の特徴を考慮した地下水流動現象の解明とモデル化に関する研究

井上 博之*; 石黒 健*; 久慈 雅栄*; 吉野 尚人

JNC TJ8400 2004-013, 137 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2004-013.pdf:22.48MB

本委託業務では、幌延地域における地下深部の特徴を堆積岩地域の特徴の一例として取り上げ、それらが性能評価上重要となる地下水の流動や移行経路にどのように影響を及ぼすのかを把握することを目的として、以下の項目の検討を行った。1)堆積岩地域における密度流解析手法の研究、2)幌延地域のモデル化および間隙水圧、塩分濃度に関する基礎検討、3)地下水流動、地温勾配および岩盤応力変形の連成解析手法に関する基礎研究、4) 積岩地域の地下水流動シミュレーション解析の高速化に関する検討 その結果、既往の研究(今井他2002など)を参考として、2002年度までの調査データを入力データとして盛り込んだ幌延地域の水理地質構造をモデル化した。また、堆積岩地域における密度流解析手法として多成分多層流解析コードTOUGH2 (Karsten Pruess, et al., 1999)の適用性を確認し、岩盤中の異なる塩分濃度や特異な間隙水圧を考慮した解析が可能であるとの見通しを得た。また、TOUGH2と岩盤応力変形解析コードFLAC3D(Itasca Consulting Group 1997)をカップリングしたTOUGH-FLAC (Rutquvist J, et al.,2002)の適用性についても見通しを得た。さらに、大規模な計算に対応するためにTOUGH2の高速化に関する検討を行い、効率的な高速化の方法と高速化が可能であることを示した。

緩衝材の圧密特性

並河 努; 菅野 毅; 石川 博久; 石黒 勝彦

PNC TN8410 97-051, 53 Pages, 1997/02

PNC-TN8410-97-051.pdf:1.4MB

人工バリアシステムを構成する緩衝材ベントナイトには、オーバーパックの自重や腐食膨張、周辺岩盤のクリープ変形などにより、長期的な外力が作用すると予測されている。緩衝材の力学的安定性を評価するためには、これら外力に対する緩衝材の力学的変形挙動を明らかにする必要がある。本報告書は緩衝材ベントナイトの力学特性試験の一環として行なわれた、飽和した圧縮ベントナイトの1次元圧蜜試験についてまとめたものである。試験では、ベントナイト試料クニゲルV1(100%)を乾燥密度dが1.6g/cm3及び1.8g/cm3になるように圧縮成型し飽和させた供試体を用いた。試験は高圧圧蜜試験装置を用いて行い、飽和した供試体に膨潤応力から19.6MPaの圧蜜応力を8段階で載荷した。19.6MPaまで載荷後は、4段階で膨潤応力相当まで除苛し、再び19.6MPaまで4段階で載荷した。試験結果より、各載荷stepでの圧蜜沈下量と経過時間の関係(d-logt関係)が得られた。2次圧蜜と見られる圧蜜の後半を除き、圧縮ベントナイトのd-logt関係はTerzaghiの圧蜜理論でほぼ表現できることが明かとなった。また、各載荷stepの結果より間隙比-圧蜜応力の関係(e-logp関係)が得られた。e-logp関係において、圧蜜降伏応力pc′初期の膨潤応力より大きな値となり、圧蜜降伏応力pc′以上の範囲においてe-logp関係はほぼ直線となった。除苛、再載荷過程において、e-logp関係は非線形関係となり、リバウンド量も大きな値となった。e-logp関係より求めた圧縮指数Ccと膨潤指数Csは、初期乾燥密度により異なり、初期乾燥密度が1.6g/cm3の供試体ではCc=0.27、Cs=0.18となり、初期乾燥密度が1.8g/cm3の供試体ではCc=0.21、Cs=0.11となった。また、圧蜜試験より得られた透水係数は、透水試験より得られた結果に比較し妥当な値であった。

釜石原位置試験場における粘土グラウト試験

杉田 裕; 菅野 毅; 石川 博久; 石黒 勝彦

PNC TN8410 96-014, 46 Pages, 1995/12

PNC-TN8410-96-014.pdf:0.08MB

高レベル放射性廃棄物地層処分において,処分場の建設にともない発生する立坑や坑道等の空洞は,そのままでは廃棄体と人間の生活圏とをつなげる経路となるため,適切に閉鎖する必要がある。廃棄体定置後の地質環境を元の状態に戻すことによって,空洞に添った地下水の流れと核種の移行を抑制するために埋戻し,プラグ,グラウト等を組合せたシーリングシステムの研究開発が必要不可欠である。本報告書は、釜石原位置試験場において実施した粘土グラウトの止水性に関する基本特性の結果についてまとめたものである。グラウト試験は,国産ベントナイトであるクニゲルVAを試験試料とし,既存坑道より新たに掘削・拡幅したグラウト試験坑道で実施した。グラウトの効果は試験前後の透水試験で把握した。グラウトの注入試験は,注入圧1.0MPaを基本とし,注入濃度を0.2wt%8.0wt%まで6段階に設定した。その結果,以下の知見が得られた。(1)本試験範囲では,静的注入法によりグラウト注入が可能であった。(2)今回対象とした亀裂群については,亀裂によらず注入濃度が大きくなるとグラウト液の注入速度は小さくなった。(3)亀裂群A,Bともにベントナイト注入速度は注入濃度とともに増加するが,注入濃度4.0wt%前後から注入速度が上がらなくなり,亀裂のめづまりと考えられる傾向を示した。(4)粘土グラウトにより亀裂群の透水係数が減少し,透水係数は亀裂群Aの存在するボーリング孔が9.610-8--/sから2.510-9--/sであり,亀裂群Bの存在するボーリング孔は4.210-6--/sから1.110-8--/sであった。(5)電磁波トモグラフィーでは,グラウトの浸透を速度変化で捉える可能性があることを示した。

北上山地,久喜花崗岩体の岩石学的研究と年代学的研究; 大陸地殻浅部におけるマグマの貫入・定置プロセス

鈴木 哲士*; 湯口 貴史*; 石黒 啓斗*; 遠藤 京香*; 加藤 あすか*; 横山 公祐*; 小北 康弘; 横山 立憲; 坂田 周平*; 大野 剛*; et al.

no journal, , 

島弧-海溝系の沈み込み帯におけるマグマの発生は、大陸地殻の発達・進化において重要な地質現象である。北上山地に分布する白亜紀深成岩体では、化学組成の特徴やマグマの起源に基づき2種類のマグマ(アダカイト質、非アダカイト質)が累帯状の岩体を形成するモデルが提案されている(例えば、土谷ほか, 2015)。しかし、北上山地には久喜花崗岩体のような、アダカイト質岩を伴わない岩体も存在する。そのような岩体を構成する非アダカイト質マグマは、アダカイト質マグマとは異なるマグマ溜りプロセスを辿ったことが想定されているが、その詳細なプロセスは明らかにされていない。そこで本研究では、久喜花崗岩体を対象として、マグマの発生から地殻への貫入・定置プロセスの解明を目的として、岩石学的研究と年代学的研究を実施した。久喜花崗岩体のホルンブレンドの化学組成に基づき、久喜花崗岩体の温度・圧力履歴を推定したところ、800Cから730Cへの冷却では圧力(深度)の変化が認められず、深度約9から10kmにマグマが定置したと解釈できる。ジルコンU-Pb年代、Ti濃度の同時分析を行ったところ、マグマ溜りが約125Maにおいて約900Cから700Cまで冷却したことが明らかとなった。マグマの分別結晶作用の程度の指標となるジルコンのTh/U比は、ジルコンの結晶化温度が800C以上と800C以下で異なる傾向が認められた。これは、800C以上ではマグマ溜り内での鉱物の分別が800C以下に比べて活発であったことを示す。これらのことをまとめると、久喜花崗岩体を形成したマグマ溜りは、約125Maにおいて、比較的活発な分別結晶作用(ホルンブレンドやジルコンの晶出)を生じながら深度約9から10kmに温度800Cで定置し、その後、比較的穏やかな分別結晶作用を生じつつ冷却し、約700Cにおいてホルンブレンドとジルコンの結晶化が終了したと考えられる。