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:38.31MB

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, 91 Pages, 1994/02

PNC-TJ1308-94-002.pdf:3.76MB

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 93-002, 30 Pages, 1993/02

PNC-TJ1308-93-002.pdf:1.36MB

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及び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ガラスを対象に変質に関与した地下水の水質について調査した。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0.400.80meq/L )であり、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。一方、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に関与する地下水は、化石海水起源であり、Na-Cl型で海水に極めて近い塑性を有している。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、粘土及び凝灰岩の物理・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、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。島根県大田市北部地域では、ベントナイトを胚胎する凝灰岩中に安山岩の岩脈が貫入している露頭を確認することができたが、岩脈付近にセリサイト化を認め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 (概要)

二口 克人*; 桜本 勇治*

PNC TJ1308 92-002, 34 Pages, 1992/02

PNC-TJ1308-92-002.pdf:1.32MB

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。

Estimation of illitization rate of smectite from the thermal history of murakami deposit, Japan

亀井 玄人; 新井 隆; 湯佐 泰久; 佐々木 憲明*; 桜本 勇治*

PNC TN8410 90-015, 7 Pages, 1990/02

PNC-TN8410-90-015.pdf:0.31MB

緩衝材の候補材料であるベントナイトは、スメクタイトを主成分とする。本研究の目的は天然環境下でのスメクタイトのイライト化変質を調査し、スメクタイトの長期安定性を評価することである。調査対象として、ベントナイト層とこれを貫く火成岩体が分布している地域を選定し、火成岩体の熱に伴うスメクタイトのイライト化を調査した。火成岩体中のいく種類かの鉱物について放射年代を測定し、これらの値とそれぞれの閉止温度を組み合わせて熱源(火成岩体)の冷却速度を見積った。この値をもとに、イライト化反応時間を計算等で求めたところ、340万年以上となった。X線回析分析により、この間、スメクタイトは40%のイライトを含む、イライト/スメクタイト混合層鉱物に変化したことがわかった。イライト化変質に関与した水の組成を推定するため、イライトの構造水の水素同位体比(D/H)を測定した。その結果、この反応に関与した水のD/Hは、海水のそれに近い値をもっていることがわかった。

火山ガラス及びベントナイトの長期変質挙動に関するナチュラルアナログ研究(I)

高野 仁*; 桜本 勇治*; 岡崎 和彦*

PNC TJ4308 89-001VOL1, 17 Pages, 1989/01

PNC-TJ4308-89-001VOL1.pdf:1.31MB

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現地調査を実施した。また,火山ガラスの変質環境条件に関しては,特に水質環境の評価手法を検討した。火山ガラスについては,伊豆大島火山起源の噴出時代の異なる2つのスコリアガラスを対象として,地形,地質,気候等の環境条件の調査を実施するとともに,X線回折分析,化学分析,偏光顕微鏡観察,水質分析等を行い変質性状を検討した。その結果,1.スコリアガラスはいずれもSiO2量5152%で玄武岩質であり,年間平均気温約15,年間平均降水量約3000mmの,透水性の良い不飽和領域に置かれていること,2.両スコリアともに褐色の10-310-2mmの風化変質層が認められ,古い年代のスコリアガラス(1239年前噴出)は新しい年代のスコリアガラス(877年前噴出)よりもNa,Mg,Ca等の相対的な減少が認められることが明かとなった。ベントナイトについては,新潟県の村上セリサイト鉱床を例として,地表踏査,X線回折分析を行い,1.モンモリロナイトとセリサイトを含む粘土鉱床が凝灰岩を母岩とし流紋岩との境界部に層状に分布していること,2.粘土鉱床には変質鉱物として,パイロフィライト,セリサイト,カオリナイト,モンモリロンイトが含まれていることが明かとなった。また,不飽和領域に置かれたスコリアガラスの間隙水の水質評価法を検討した。その結果1.減圧法による間隙水の抽出が有効であること,2.間隙水と浸透水の水質が良く一致していることが判明した。

地下水データ収集調査報告書(昭和55年度)

石井 政次*; 大村 一夫*; 桜本 勇治*; 佐藤 宏*

PNC TJ199 80-25, 83 Pages, 1981/01

PNC-TJ199-80-25.pdf:3.44MB

本調査は,地下深部に人工的に作られた空洞の地下水の挙動を把握する目的で,南大夕張炭鉱・高島炭鉱および東谷鉱山において実施したものである。調査結果を要約すれば,以下のようになる。(1) 南大夕張炭鉱 (I) 本炭鉱は,古第三系の幌加別・夕張・若鍋および幌内の各層から構成されている。いずれも堅硬緻密であり,不透水性と考えられる。 (II) 本炭鉱の湧水は,湧出母岩が堅硬緻密なため,裂か水と考えられる。その湧出量は全体で912(l分)と比較的少ない。 (III) 本炭鉱の地下増温率は1.9(/100m)で,日本平均地下増温率(3/100m)に比べて低い。 (IV) 湧水の起源は油田塩水が続成作用の過程で変化したもので,水文循環から全く孤立しているものと考えられる。(2)高島炭鉱 (I) 本炭鉱は ,古第三系の二子島・端島・沖ノ島および伊王島の各層から構成されている。 (II) 本炭鉱の地下増温率は3.9(/100m)で,日本平均地下増温率(3/100m)に比べて高い。 (III) 本炭鉱の湧水は,形態からみて二つに分類できる。すなわち,断層からの湧水と地層か