福島・茨城県境に位置する塩ノ平断層,車断層の活動性評価研究

青木 和弘; 今井 宏太朗; 瀬下 和芳; 木村 恵; 桐田 史生; 中西 龍二

JAEA-Research 2024-005, 177 Pages, 2024/10

JAEA-Research-2024-005.pdf:12.02MB

塩ノ平断層は福島・茨城県境付近に位置し、2011年4月11日に発生した福島県浜通りの地震(Mw6.7)によって出現した。一方、その南方延長上の車断層ではこの地震による地表変状は認められなかった。上載層が存在しない場合や断層との切断関係を検討できる鉱物脈・岩脈が見つからない場合の断層の活動性評価について、破砕帯の性状に着目した新たな手法の開発を目的に塩ノ平断層(塩ノ平地点、別当地点)と車断層(水上北地点)の3箇所で地質調査、試錐調査、化学分析、水理・力学試験を実施し、評価すべき物性データの抽出・分析を行った。回転せん断式低速高速摩擦試験機を用い、断層ガウジのすべり速度Vと摩擦係数との関係を調べた。塩ノ平地点と別当地点の試料ではがにほとんど依存しない低速域、がの増加とともに増加する中速域、がすべりとともに劇的に低下する高速域に区分された。一方、水上北地点の試料では速度に対する依存性は認められなかった。地下の割れ目に高圧注水を行うことで断層の三次元変位(mmm)を測定するSIMFIP法による断層スリップ試験を実施した。塩ノ平地点では断層すべりはクーロン破壊としてモデル化でき、すべり速度に対して摩擦の依存性を示した。一方、水上北地点では断層すべりはクーロン破壊で表現できず、複数の亀裂やすべり面を利用した複雑な応答が確認された。水圧モニタリング孔での水圧応答から、断層部を挟む領域の水理特性をGRFモデル(Barker、1988)により評価し、透水係数、比貯留量、流れ次元などを明らかにした。透水係数および比貯留量は塩ノ平が水上北よりも大きく、流れ次元は塩ノ平が概ね三次元流であり、水上北が二次元フラクショナル流となった。塩ノ平地点と水上北地点のコア試料からせん断面の姿勢やせん断センスなどの断層スリップデータを取得し、多重逆解法による応力解析を行った。破砕帯を形成した運動と応力履歴を分析した結果、塩ノ平地点において5つ、水上北地点において2つの活動ステージが復元された。本研究では断層ガウジの摩擦特性、断層破壊モードや破砕部の水理特性、断層の活動ステージなどで、塩ノ平地点と水上北地点で顕著な違いが確認された。当該断層内での調査地点を増やすだけでなく、他地域の断層への適用を通じて断層活動性評価手法としての信頼性向上を計る必要がある。

東海再処理施設における津波による漂流物の影響評価

西野 紗樹; 坪井 雅俊; 岡田 純平; 三枝 祐; 大森 一樹; 安尾 清志; 瀬下 和芳; 堂村 和幸; 山本 昌彦

日本保全学会第17回学術講演会要旨集, p.541 - 548, 2021/07

廃止措置を進めている東海再処理施設では、安全上リスクが高い高放射性廃液を取扱う高放射性廃液貯蔵場(HAW)及びガラス固化技術開発施設(TVF)の地震・津波等に対する安全対策を最優先で進めている。本発表では、複数の安全対策のうち、津波防護対策について、東海再処理施設に津波が襲来した際に漂流物化する可能性のある建物・設備等を調査後、津波の流況及び漂流物の軌跡解析結果から、両施設への漂流物の到達の有無を評価した。

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

https://doi.org/10.5110/jjseg.59.13

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。

J-PARCの緑化計画; 保全と再生への取り組み

山西 毅; 瀬下 和芳; 北見 俊幸; 丹 左京*

日本緑化工学会誌, 32(1), p.191 - 194, 2006/08

https://doi.org/10.7211/jjsrt.32.191

大強度陽子加速器施設(J-PARC)の建設では、3.3haに及ぶ松林の伐採が行われている。当地は、保安林と自然環境保全地域に指定されており、その復旧にあたっては、環境保全に十分配慮することが求められているため、貴重植物の保護や森林植栽等、さまざまな試みを行っている。試験植栽については、第35回大会において口頭発表を行ったが、その後の追跡調査結果、伐採から復旧までの経緯と環境保全,再生への取り組みについて報告をする。

塩ノ平断層及び南方延長部の破砕帯の特徴

亀高 正男*; 酒井 亨*; 田中 由美子*; 青木 和弘; 田中 義浩*; 瀬下 和芳; 丹羽 正和; 増田 祐輝

no journal, , 

2011年4月11日に発生した福島県浜通りの地震(Mj7.0; 以下、4.11地震)によって、福島県いわき市田人町旅人滑石から石住綱木北西に、北北西-南南東に約14kmにわたって延びる地表地震断層が出現し、塩ノ平断層と命名された(石山ほか、2011)(ここでは活動区間と呼ぶ)。4.11地震以前の研究として、「新編 日本の活断層」(活断層研究会編、1991)などにより井戸沢断層の一部をなす「活断層の疑いのあるリニアメント」が図示されていた。塩ノ平断層は、このトレースとほぼ一致するが、「新編 日本の活断層」では、4.11地震の地表地震断層の出現位置の南端よりも南方まで線が描かれ、常磐炭田地質図(須貝ほか、1957)において車断層として示されている地質断層が連続している(ここでは非活動区間と呼ぶ)。われわれは、4.11地震の活動区間と非活動区間の違いに着目した調査・研究を進めている(例えば、亀高ほか、2015; 青木ほか、2015など)。本発表では、活動区間と非活動区間のボーリング掘削調査の結果と、得られたコア試料の破砕帯の性状を中心に報告する。

Frictional properties of Main Fault Gouge of Mont Terri, Switzerland

青木 和弘; 瀬下 和芳; Guglielmi, Y.*; Nussbaum, C.*; 嶋本 利彦*; Ma, S.*; Yao, L.*; 亀高 正男*; 酒井 亨*

no journal, , 

JAEA participated in the Fault Slip Experiment of Mont Terri Project which aims at understanding (1) the conditions for slip activation and stability of clay faults, and (2) the evolution of the coupling between fault slip, pore pressure and fluids migration. The experiment uses SIMFIP probe to estimate (1) the hydraulic and elastic properties of fault zone elements, (2) the state of stresses across the fault zone and (3) the fault zone apparent strength properties (friction coefficient and cohesion). To elaborate on the Fault Slip Experiment, JAEA performed friction experiment of borehole cores of depths 47.2m and 37.3m using a rotary-shear low to high-velocity friction apparatus at Institute of Geology, China Earthquake Administration.

JRR-3の新規制基準適合について,3; 耐震設計と津波評価

川村 奨; 小林 哲也; 田中 遊雲; 桐田 史生; 瀬下 和芳; 和田 茂

no journal, , 

平成25年11月に新たに制定された試験研究炉の新規制基準を受け、JRR-3においても既存の施設に対するバックフィットとして新規制基準に適合するために耐震設計の見直し及び津波評価を実施した。その内容について発表する。

塩ノ平断層及び車断層の断層破砕帯をターゲットとした定方位ボーリング

鈴木 悠爾*; 亀高 正男*; 青木 和弘; 瀬下 和芳; 村田 誠一*

no journal, , 

車断層を対象に断層調査を目的として行った定方位ボーリング調査、特に面構造の計測手法について検討した。定方位コアを三点測定及びゴニオメーターで測定した結果と、ボアホールカメラ調査の測定結果をそれぞれ比較した。走向のずれは、比較した全データのうちの約半数が10以下で、残りのデータも概ね20 以下のずれで収まっていた。傾斜のずれは、全データのうち3分の1強が10以下で、残りのデータのうち3分の1弱が20以下であった。定方位コアの計測及びボアホールカメラ観察による面構造の姿勢の測定結果を比較したところ、大幅な差異は認められなかったことから、定方位ボーリングの精度が高いことを報告する。

堆積軟岩中の面なし断層を横断する小構造の例

瀬下 和芳; 田中 遊雲; 島田 耕史; 渡邊 貴央

no journal, , 

面なし断層は、落差はあるが、断層面が失われているか、断層面が癒着し、断層の両盤の間の物質が周囲の岩石と同程度に固結したものをいう(例えば、衣笠等、地学団体研究会編)。その形成条件について、衣笠等は、「堆積後まもない、大量に水を含んだ未凝固の場合と、地下深部に埋没されて封圧の増した場合の、2つの条件下で生じうる」と推定されており、さらに面なし断層周辺の小構造を含んだ解析を実施することで、その判断の確実性を高めうる可能性がある。会場において研磨片と薄片の観察結果などを解説する。

Injection test results on fault stability using a 3-components borehole deformation sensor in the non-active segment extending south of Shionohira Fault, NE Japan

青木 和弘; 田中 遊雲; 吉田 拓海; 瀬下 和芳; Guglielmi, Y.*; Cook, P.*; Soom, F.*

no journal, , 

A slip in the Shionohira Fault caused the April 11, 2011 Fukushima-ken Hamadori Earthquake of Mw 6.7, the biggest aftershock occurring a month after the Mw 9.0 Tohoku-Oki earthquake. Co-seismic surface ruptures trending NNW-SSE indicate a normal slip faulting of maximum 2 m displacement. However, an N-S trending Kuruma Fault with lineaments along the southern extension of Shionohira Fault showed no surface ruptures. The key question of importance in better assessing the risk of seismic fault activation in Japan is to understand why some fault segments were activated and ruptured the land surface while others remained inactive although closely aligned on the same fault zone and most likely affected by the same stress conditions. Following up on the injection experiment using a 3 components borehole deformation sensor (SIMFIP probe: Step-Rate Injection Method for Fracture In-situ Properties) in the active segment of Shionohira Fault (Aoki, et al., 2018), this study reports on the second injection test in Minakami-kita, the non-active segment of Kuruma Fault extending south of Shionohira Fault.Kuruma Fault runs North-South with a dip of 70 degrees to the west. A borehole of 30 meters from the surface was excavated to the east with 50 degrees inclination. Test interval of injection was decided based on core observation, borehole TV, and caliper logging data at 19.75-21.70 m (Test 1) and at 21.65-23.6 m (Test 2). Clear fault reactivations have been observed in test 1 and 2 located across the main shear zones. The results of tests 1 and 2 show considerable difference from earlier test results of the active segment (given in parentheses): fracture opening pressures were 11.0 and 10.2 bars (2.0 to 2.3 bar), hydraulic permeability at 3.010 and 2.310 m, and fault displacements at 0.20 and 0.12 mm (1.39 mm), respectively. Detailed activated structures and modes will be explained in the poster.