地質環境の長期安定性に関する研究 年度計画書(令和7年度)

浅森 浩一; 末岡 茂; 小松 哲也; 小形 学; 内田 真緒; 西山 成哲; 田中 桐葉; 小林 智晴; 三ツ口 丈裕; 村上 理; et al.

JAEA-Review 2025-035, 29 Pages, 2025/10

JAEA-Review-2025-035.pdf:1.12MB

本計画書では、高レベル放射性廃棄物の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の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第4期中長期目標期間(令和4年度令和10年度)における令和7年度の研究開発計画を取りまとめた。本計画の策定にあたっては、これまでの研究開発成果や大学等で行われている最新の研究成果に加え、地層処分事業実施主体や規制機関等の動向を考慮した。研究の実施にあたっては、地層処分事業における概要・精密調査や国の安全規制に対し研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を推進する。

地質環境の長期安定性に関する研究 年度報告書(令和5年度)

丹羽 正和; 島田 耕史; 末岡 茂; 石原 隆仙; 箱岩 寛晶; 浅森 浩一; 村上 理; 福田 将眞; 小北 康弘; 鏡味 沙耶; et al.

JAEA-Research 2024-013, 65 Pages, 2024/11

JAEA-Research-2024-013.pdf:4.22MB

本報告書では、高レベル放射性廃棄物の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の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第4期中長期目標期間(令和4年度令和10年度)における令和5年度に実施した研究開発に係る成果を取りまとめたものである。第4期中長期目標期間における研究の実施にあたっては、地層処分事業における概要・精密調査や国の安全規制に対し研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を進めている。本報告書では、それぞれの研究分野に係る科学的・技術的背景を解説するとともに、主な研究成果等について取りまとめた。

OSL dating of marine isotope stage 5e marine terrace deposits on southeastern Kii Peninsula, southwestern Japan

小形 学; 小松 哲也; 中西 利典*

Earth, Planets and Space (Internet), 76, p.123_1 - 123_11, 2024/09

https://doi.org/10.1186/s40623-024-02073-w

紀伊半島南部は後期更新世の海成段丘がよく発達する地域であるが、地形の年代を決める直接的な資料に乏しく、広域テフラも発見されていないため、段丘とその堆積物の地形層序学的な年代の推定に留まっている。本研究では、本地域の段丘編年の信頼性の向上を目的に、地形層序学的にMIS5eに対比される海成段丘の長石OSL年代測定を行った。

地質環境の長期安定性に関する研究 年度報告書(令和4年度)

丹羽 正和; 島田 耕史; 末岡 茂; 石原 隆仙; 小川 大輝; 箱岩 寛晶; 渡部 豪; 西山 成哲; 横山 立憲; 小形 学; et al.

JAEA-Research 2023-005, 78 Pages, 2023/10

JAEA-Research-2023-005.pdf:6.51MB

本報告書では、高レベル放射性廃棄物の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の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第4期中長期目標期間(令和4年度令和10年度)における令和4年度に実施した研究開発に係る成果を取りまとめたものである。第4期中長期目標期間における研究の実施にあたっては、地層処分事業における概要・精密調査や国の安全規制に対し研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を進めている。本報告書では、それぞれの研究分野に係る科学的・技術的背景を解説するとともに、主な研究成果等について取りまとめた。

熊野川中流部における環流旧河谷の堆積過程の検討

中西 利典*; 小松 哲也; 小形 学; 川村 淳; 安江 健一*

月刊地球「基礎データから考える第四紀学の新展開-I」号外No.71, p.148 - 155, 2022/02

熊野川中流部の穿入蛇行跡において採取したボーリングコア試料を観察・解析して同段丘地形の形成過程を検討した。古い段丘地形ほど現在の河床面よりも高い位置に分布すると想定したが、環流旧河谷の地下には支流成の土石流堆積物が厚く分布する場合があるため、同地表面を隆起・侵食の指標とする際には注意が必要である。

長石光ルミネッセンス(OSL)年代測定法を用いた穿入蛇行河川堆積物の年代推定; 紀伊山地十津川の事例

小形 学; 小松 哲也; 中西 利典

第四紀研究, 60(2), p.27 - 41, 2021/06

https://doi.org/10.4116/jaqua.2007

紀伊山地十津川において125ka以前に離水したと考えられている環流旧河谷の流路堆積物に長石の光ルミネッセンス(OSL)年代測定を適用し、堆積年代の推定を試みた。線量応答曲線の定量限界値を飽和線量(飽和年代)とみなし、等価線量(OSL年代)の飽和率を求めたところ、測定試料の大半がOSL年代の飽和を示した。加えて、不完全ブリーチに起因するOSL年代の過大評価が疑われたため、堆積年代の決定はできなかった。一方で、OSL年代が飽和に達していない測定試料の飽和年代から、堆積年代は少なくとも280kaより若いと考えられた。流路堆積物の堆積年代を280-125kaとして算出した下刻速度は0.39-0.87mm/yrとなり、紀伊山地の削剥速度からみて矛盾のない値であった。このことは、不完全ブリーチの影響によって堆積年代の決定が困難な場合であっても、OSL年代測定により堆積年代の最大値を制約できる可能性があることを示す。

石英中ESR信号の露頭表面からの深さ依存性

田中 桐葉; 小形 学; 塚原 柚子; 西山 成哲

no journal, , 

第四紀堆積物の電子スピン共鳴(ESR)年代測定は、堆積物の最新堆積年代を直接決定できる可能性を持つ手法である。この方法は、ESR法によって検出される堆積物中の石英に含まれる欠陥に捕獲された電子(捕獲電子)が、侵食・運搬・堆積過程で太陽光照射によって解放され(光ブリーチ)、その後、堆積物は埋没し、捕獲電子が蓄積されることを前提とする。捕獲電子数は被曝線量に依存するため、埋没後から現在までに蓄積された捕獲電子数を測定することで、その期間の総被曝線量が得られ、その値を1年間あたりの被曝線量で除することで、堆積年代を推定することができる。埋没後、太陽光にさらされた堆積物の堆積年代は過小評価されるため、ESR年代測定に使用することは避けなければならない。そのため、露光されていないと考えられている、露頭表面から走向方向深さ5cm以上に埋没している堆積物が慣例的に年代測定には使用されている。しかし、その深度は明確に実証されているわけではなく、年代測定を実施するその都度、確認されているわけでもない。したがって、露頭表層における捕獲電子に対する太陽光曝露の影響を明らかにすることは重要である。本研究では、石川県七尾市の標高30-33mに位置する段丘堆積物から、直径4cm、長さ35cmのポリ塩化ビニル管を用いてシルト質風成ロームとシルト-細粒海成砂を採取した。ローム・海成砂試料をそれぞれ3個と7個に切断し、各試料から抽出した石英にESR測定を行った。ローム試料では、E'中心のESR信号強度は露頭表面からの深さに関係なく一定であった。一方、深さ20cmと30cmのAl中心とTi中心のESR信号強度は、深さ10cmでのESR信号強度よりも大きかった。海成砂試料では、深さ3-14cmと33cmのすべての捕獲電子のESR信号強度にはほとんど違いはなく、深さ20-30cmでのESR信号強度よりも大きかった。今後は、人工光曝実験から深さに対するESR信号強度の変化を調べ、本研究結果の妥当性を予定である。

穿入蛇行河川の過去数十万年間の平均下刻速度の推定; 紀伊山地十津川の事例

小松 哲也; 小形 学; 中西 利典; 川村 淳

no journal, , 

日本列島の山地における十万年から数十万年間の隆起速度は、気候段丘の認定・編年に基づく手法を用いて算出されている。しかし、その手法を適用できる山地は、河成段丘が分布する山地に限られる。地層処分技術の信頼性向上という観点からは、河成段丘が分布しない山地における十万数十万年間の隆起速度の推定手法の開発が必要となる。そうした手法の一つとして環流旧河谷の離水年代に基づいて隆起速度に読み替えられる可能性がある下刻速度を算出するものがある。本発表では、この手法開発の一環で紀伊山地の十津川沿いの環流旧河谷を事例に実施した研究内容について説明した。

大深度ボーリングコアを利用したmulti-OSL熱年代法による地殻浅部の古地温構造の復元; 東濃地域における事例

小形 学; King, G. E.*; Herman, F.*; 末岡 茂

no journal, , 

過去10万年の侵食速度は、地質環境の長期安定性を評価する上で重要な情報である。光ルミネッセンス(OSL)熱年代法は、過去数十万年の数十度以下の超低温領域の熱史を推定可能とするOSL年代測定法の応用手法であり、深度数百m以浅の侵食史の評価が期待できる。OSL熱年代法の適用は、ルミネッセンス信号が数十万年で飽和するため、露頭試料においては侵食速度が速い地域(数mm/yr以上)に制限される。しかし、大深度ボーリングコアを用い、地表よりも温度の高い地下深部の試料を利用することで、侵食速度が遅い地域にも適用できる可能性がある。本研究では、10万年スケールの侵食速度が0.1mm/yr程度の東濃地域で掘削された「MIZ-1」ボーリングコア(岐阜県瑞浪市; 掘削長1300m)にmulti-OSL熱年代法を適用し、侵食速度が遅い地域に対するOSL熱年代法による古地温構造復元の適用性を検証した。復元された古地温構造は、過去約10万年間は数mm/yrを超えるような侵食が起きていないことを示し、東濃地域の10万年スケールの侵食速度(0.1mm/yr程度)と調和的な結果となった。これらより、侵食速度が遅い地域に対するOSL熱年代法による古地温構造復元の適用性を確認することができた。今後の課題は、OSL熱年代法の適用可能性のより詳細な評価及び最適なカイネティックパラメータの導出方法の確立によるOSL熱年代法の精度・確度の向上である。

Reconstructing the thermal structure of shallow crust using OSL-thermometry of K-feldspar from deep borehole core; Case studies in the Japanese Islands

小形 学; King, G. E.*; Herman, F.*; 山田 隆二*; 小村 健太朗*; 末岡 茂

no journal, , 

光ルミネッセンス(OSL)熱年代法は、過去数十万年の超低温領域(数十度以下)の熱史推定を可能とするため、地殻浅部の侵食速度評価ができる。OSL信号は数十万年で飽和するため、OSL熱年代法による侵食速度の定量化は侵食速度の速い地域(数mm/yr以上)に限られる。侵食速度が遅い地域に対しては、ボーリングコアを利用し、長石の赤外光ルミネッセンス(IRSL)から古地温構造を復元することで、熱安定性(すなわち、侵食速度の遅さ)を評価できる。しかし、この手法の研究例は一例しかなく、また、ナトリウム長石を対象としている。本研究では、岐阜県東濃地域と兵庫県六甲山地で掘削されたボーリングコアを用いて、侵食速度が遅い地域に対するカリ長石のOSL熱年代法の適用性を検証した。東濃地域の事例では、深度約1km(約40C)の試料のIRSL50Cから復元した古地温は現在の地温と一致した。これは、過去から現在まで熱的に安定であったことを示し、東濃地域の侵食速度と整合的な結果となった。この結果より、侵食速度が遅い地域に対するカリ長石のOSL熱年代法による古地温構造復元の適用性を確認した。本発表では、六甲山地の事例についても紹介する。