処分環境下でのガラス変質に関するナチュラルアナログ研究(II)

二口 克人*; 廣木 峰也*; 桜本 勇治*

JNC TJ8400 2004-010, 33 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2004-010.pdf:7.57MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分に係わるナチュラルアナログ研究の一環として、火山ガラスの変質性状に関する調査を実施した。平成15年度の研究では、ボーリングコアの火山ガラスの変質データ、沸石合成の国内外の室内実験データを収集し、平成14年度の研究において収集された火山ガラスの沸石化にかかわる温度と有効被熱時間に関するデータに追加した。 その結果、天然事例と合成実験事例からガラスの斜プチロル沸石への転換のための活性化エネルギーとして、176.27kJ/molが得られた。

Kinetics of Long-Term Illitization of Montmorillonite -A Natural Analogue of Thermal Alteration of Bentonite in the Radioactive Waste Disposal System

亀井 玄人; 三ツ井 誠一郎; 桜本 勇治*

High Temperature Materials Chemistry-XI(HTMC-XI), 195 Pages, 2003/00

ベントナイトのイライト化のナチュラルアナログとして、火成岩の貫入にともなうモンモリロナイトのイライト化事例を調査し、約270から15まで冷却するのに約75万年要した条件でイライト化が約75%、活性化エネルギーとして約103kJ/molの値を得た。

ベントナイトのイライト化のナチュラルアナログ:新潟県西頚城半深成岩による接触変性事例

二口 克人*; 橋本 秀爾*; 桜本 勇治*; 三ツ井 誠一郎; 亀井 玄人

JNC TN8400 2001-007, 52 Pages, 2001/04

JNC-TN8400-2001-007.pdf:2.34MB

熱によるベントナイトのイライト化のナチュラルアナログとして新潟県西頚城地域における第三紀の泥岩とこれに貫入する第四紀の火成岩(ひん岩)を対象に、この貫入岩周辺の粘土鉱物の変化と、貫入岩及びその周辺の熱履歴について検討した。その結果、泥岩中有の主な粘土鉱物は貫入岩に近づくにつれてモンモリロナイトイライト/モンモリロナイト混合層鉱物イライトと変化することが明らかとなった。また貫入岩の冷却史に基づく周辺泥岩の熱的解析の結果、イライト割合75%の条件として、270から15まで冷却するのに約75万年要したことが明らかとなった。モンモリロナイトからイライトへの反応を一次反応としてその活性化エネルギーを求めると、約103kJ/molの値を得た。この値は、従来の天然事例の調査や室内試験において得られている値の範囲にある。

火山ガラス及びベントナイトの長期変質挙動に関する調査研究,10

二口 克人*; 桜本 勇治*; 政枝 宏*; 尹 英亜*; 坂上 麻子*

PNC TJ1308 97-001, 295 Pages, 1997/02

PNC-TJ1308-97-001.pdf:22.27MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分に係わるナチュラル・アナログ研究の一環として、火山ガラス及びベントナイトの変質に関する調査を実施した。火山ガラスについては、大阪府泉北付近に分布する更新世の火山ガラスを含む海成層中の火山灰層と滋賀県堅田地域に分布する湖成層中の同一の火山灰層を対象にして、変質期間が数十万年の火山ガラスの変質状況について調査した。また、長野県信更町高野に分布する御嶽火山起源の湖成層に挟在する変質期間が数万年の火山灰についても変質状況等について調査した。泉北及び堅田の火山灰中の火山ガラスは、十分に水和が進行していることが判明した。一方、高野の火山灰中の火山ガラスは岩片に近い性状であり、変質状態についての情報を得ることができなかった。ベントナイトについては、新潟県西頸城のモンモリロナイトを含む堆積岩について、貫入岩による熱変質に関する現地調査及び分析を継続して行った。また、新潟県中条のベントナイト鉱床を対象にNa型モンモリロナイトのCa型化に関する調査を行った。さらに、ベントナイト/コンクリート相互作用のナチュラルアナログに関する調査対象についての聞き取り調査を行った。新潟県西頸城では、続成作用起源のモンモリロナイトを含む地層にひん岩が貫入している露頭付近を調査した。泥質岩の鉱物分離を行って貫入による年代の若返りに関する検討を行ったところ、イライト帯変質を被っている泥岩に含有されるジルコンについて、フィッション・トラックのトラック長の短縮化が認められ、見かけの年代の若返りが認められた。また、熱解析の入力データとして泥質岩の比熱データを取得した。新潟県中条のベントナイト鉱床では、Na型モンモリロナイト分布域で掘削時期既知の面から深度方向に試料採取を行い、比較的短期間におけるNa型モンモリロナイトのCa型化について検討を行ったが、この変化は礫周辺等の極一部に不均質にしか認められなかった。ベントナイト/コンクリート相互作用のナチュラルアナログに関する聞き取り調査については、有益な回答を得ることができなかった。

火山ガラス及びベントナイトの長期変質挙動に関する調査研究(7)(成果報告書)

二口 克人*; 桜本 勇治*

PNC TJ1308 94-002, 105 Pages, 1994/02

PNC-TJ1308-94-002.pdf:3.63MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分に係わるナチュラル・アナログ研究の一環として、火山ガラス及びベントナイトの変質性状に関する調査を実施した。火山ガラスについては、287年前に噴出した富士宝永スコリアガラス、10数万年前に噴出した伊豆高塚山スコリア、房総半島茂原ガス田に分布する鮮新世から前期更新世の地層に挟在するスコリア、そして兵庫県神鍋山火山のスコリアを対象に年代、スコリアガラスの変質、そして変質に関与した地下水の水質について調査した。高塚山では、火山弾を用いてK-Ar法による年代測定を試みたが、アルゴンの同位体比が大気に近いため年代値は得られなかった。房総半島茂原ガス田に分布する鮮新世から前期更新世の地層に挟在するスコリアの変質をボーリング・コアを用いて顕微鏡観察を行ったところ、一部の試料を除き、未変質のまま保存されていることが判明した。神鍋山火山起源のスコリアの変質に関与した地下水の水質は、Na-Cl型(溶存成分量0.432.51meq/l)であった。ベントナイトについては、新潟県村上市の粘土鉱床を対象として、粘土及び凝灰岩の化学特性を分析・試験し、緩衝材に対する類似性を調査した。また、山形県鶴岡地域の酸性白土鉱床及び島根県大田市北部地域のベントナイト鉱床について現地調査及び分析を行った。村上鉱床及びその周辺に認められる変質帯を、変質鉱物組合せとその分布、産状を考慮して、次のように分帯した。I.パイロフィライト帯(I帯)II.セリサイト帯(II帯)III.高結晶度のモンモリロナイト帯(III帯)IV.セリサイト/モンモリロナイト混合層帯(IV帯)V.低結晶度のモンモリロナイト帯(V帯)このうちのIV帯からV帯は黒雲母流紋岩体の貫入による熱変質により、I帯からIII帯までは熱水の活動により生成されたと推定された。これらの地質現象は、後期中新世後期(約5.56.5Ma.)に、次に示す順に進行したと考えられる。1.白色流紋岩の活動とそれに伴う凝灰岩の堆積2.黒雲母流紋岩体の貫入3.黒雲母流紋岩体の熱変質によるIV帯及びV帯の形成4.黒雲母流紋岩体に沿った熱水の上昇5.熱水によるI帯、II帯、III帯の形成 また、変質に関与した熱水は、変質鉱物及び変質岩の化学組成等から判断すると、酸性で200度C程度、Si、Al、Kに富む酸性火成活動末期のものであると推定される。山形

火山ガラス及びベントナイトの長期変質挙動に関する調査研究 (概要)

二口 克人*; 桜本 勇治*

PNC TJ1308 92-002, 40 Pages, 1992/02

PNC-TJ1308-92-002.pdf:1.16MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分に係わるナチュラル・アナログ研究の一環として,火山ガラス及びベントナイトの変質性状に関する調査を実施した。火山ガラスについては,285年前に噴出した富士宝永スコリアガラス,45,000年前に噴出した高塚山火山起源のスコリアガラス及び中期中新世から中期更新世まで連続した堆積岩試料が得られる南房総鴨川のスコリアガラスを調査した。スコリアの変質に関与した地下水の水質は,宝永スコリアではCa-HCO3型(溶存成分量0.340.663meq/l),高塚山スコリアではCa-SO4・Cl型(溶存成分量が1.011.40meq/l)であった。なお,宝永スコリアでは,深度が増加するにしたがって,pH,HCO3-及びSiO2濃度が増加する傾向が認められた。南房総鴨川における自生鉱物の分布を利用した古地温の解析から,清澄層中部で69に達し,この値と積算層厚から算出した地温勾配は約2.1/100mで,現在の地温勾配と同程度であったと考えられ,安野層上部で約50に達していたと推定される。ベントナイトについては,新潟県村上市の粘土鉱床を対象として,ボーリング調査を行った。また,山形県鶴岡市の酸性白土鉱床や島根県のベントナイト鉱床について予備的な調査を行った。村上鉱床及びその周辺に認められる変質帯を,変質鉱物組合せとその分布.産状を考慮して,次のように分帯した。I.パイロフィライト帯(I帯)II.セリサイト帯(II帯)III.高結晶度のモンモリロナイト帯(III帯)IV.セリサイト/モンモリロナイト混合層帯(IV帯)V.低結晶度のモンモリロナイト帯(V帯)このうちのIV帯からV帯は黒雲母流紋岩体の貫入による熱変質により,I帯からIII帯までは熱水の活動により生成されたと推定された。これらの地質現象は,後期中新世後期(約5.56.5Ma.)に,次に示す順に進行したと考えられる。1.白色流紋岩の活動とそれに伴う凝灰岩の堆積2.黒雲母流紋岩体の貫入3.黒雲母流紋岩体の熱変質によるIV帯及びV帯の形成4.黒雲母流紋岩体に沿った熱水の上昇5.熱水によるI帯,II帯,III帯の形成また,変質に関与した熱水は,変質鉱物及び変質岩の化学組成等から判断すると,酸性で200程度,Si,Al,Kに富む酸性火成活動末期のものであると推定される。鶴岡地域では,酸性白土鉱床中

我が国の地下水に関する地質学的調査 報告書

米田 茂夫*; 小屋開地 稔*; 桜本 勇治*

PNC TJ7308 91-001VOL1, 119 Pages, 1991/03

PNC-TJ7308-91-001VOL1.pdf:3.08MB

地層処分に関連した調査研究の一環として,地質環境の適性評価や処分システムの性能評価に資することを目的とし,我が国の地下水の地球化学的性質に関する既存データの収集・解析を実施した。収集したデータ数は約15,000である。貯留母岩別の平均的な地下水の水質は,石灰岩や第四紀堆積層などでCa(Na)-HC03型,花崗岩類,玄武岩類及び新第三紀堆積岩などでNa-Cl型を示す。また,温鉱泉・化石海水及び海水の影響を排除する条件で抽出した約5000データを用いて,地下水の水質と貯留母岩の岩種等の関係を検討し,以下に示す知見を得た。・ CO2に対してある程度開放的な環境下の地下水は,貯留母岩との反応が進行すれば,その岩種にかかわらず,pH及びNa+・HCO3-濃度が高くなる。・ CO2に対して比較的閉鎖的な環境下の地下水は,貯留母岩との反応が進行すれば,その岩種にかかわらず,pHが高くなるが,さほどNa+・HCO3-濃度が高くならない。

火山ガラス及びベントナイトの長期変質挙動に関する調査(1)(2)

高野 仁*; 桜本 勇治*; 岡崎 和彦*

PNC TJ4308 90-001, 419 Pages, 1990/02

PNC-TJ4308-90-001.pdf:5.46MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分に係わるナチュラルアナログ研究の一環として、火山ガラスおよびベントナイトの変質性状に関する調査を実施した。火山ガラスについては、8,600年前に噴出した伊豆大島火山起源のスコリアガラスと45,000年前に噴出した伊豆高塚山起源のスコリアガラスを調査した。前者のスコリアガラスは、古気候学および地質学的資料から、最初の2,000年は低濃度の塩水をまじえた間隙水に、中程の4,000年あいだは高濃度の塩水をまじえた地下水に、後の2,000年間は高濃度の塩分をまじえた間隙水に接していたと推定される。後者のスコリアガラスでは、SEMを用いた観察から、降水の浸透により浅部では溶脱層が、深部ではスメクタイト層がスコリアガラスの周囲に形成されていることが明らかとなった。また、上載層の堆積により、SiOSUP2が供給され溶脱層の外側にスメクタイト層が形成されているのが認められた。これらの変質層は深度が深くなるにつれて薄くなっている。ベントナイトについては、モンモリロナイトとセリサイトを含む粘土鉱床を対象として調査を行った。FT、K-Ar、およびRb-SrとX線回折結果から、粘土鉱床の熱履歴が明らかにされた。粘土鉱床の形成は、2段階に分けられる。まず最初に黒雲母流紋岩の貫入による熱で凝灰岩中に結晶度の低いモンモリロナイトが生成され、次に黒雲母貫入岩の貫入岩体に沿って熱水が浸入し、パイロフィライト、セリサイトおよび結晶度の高いモンモリロナイトを生成した。これらの活動は、600万年前から500万年前までの100万年間の間に引き続いて行われたと考えられる。

国内産天然ガラスの風化特性に関する調査

高野 仁*; 桜本 勇治*; 岡崎 和彦*

JNC TJ1400 2005-013, 132 Pages, 1987/06

JNC-TJ1400-2005-013.pdf:8.43MB

高レベル放射性廃棄物地層処分研究の一環として、国内産天然ガラス、特に玄武岩質ガラスの風化特性を把握する上での基礎資料を得るために文献調査と現地調査を行った。文献調査では、地質学,土壌学,考古学等の分野を対象に火山ガラスや黒曜石の風化に関する記載を抽出し、風化環境と風化生成鉱物との関係についてまとめた。