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報告書

断層変位地形が不明瞭なひずみ集中帯におけるリニアメントカタログの作成; 南九州せん断帯における事例(受託研究)

後藤 翠; 佐々木 亮道*; 小松 哲也; 三輪 敦志*; 照沢 秀司*; 楮原 京子*; 島田 耕史

JAEA-Research 2020-013, 88 Pages, 2020/11

JAEA-Research-2020-013.pdf:22.86MB
JAEA-Research-2020-013-appendix(CD-ROM).zip:0.18MB

活断層を見出す調査技術の向上は、地層処分事業を進めるにあたって、断層のずれに伴う透水性の増加が生じる場所を避ける観点から重要である。通常、活断層の存在は、断層運動の地形学的痕跡である断層変位地形の空中写真判読と、現地の地質調査により確認する。しかし、地形学的な痕跡が不明瞭な場合の調査手法は十分整備されていない。そこで、本研究では、既往の地形学的手法を高度化する観点から、活断層を見出す指標となり得る地形学的特徴の直線状ないし弧状配列(リニアメント)を、通常の活断層研究ではほとんど無視されるような明瞭さが乏しいランクまで判読した。調査地域は、測地学的なひずみ集中帯であり、1997年鹿児島県北西部地震(Mj 6.6)の震源断層が伏在している南九州せん断帯である。本研究では、1/25,000地形図62枚の範囲の空中写真判読を実施し、得られた1,327条のリニアメントを地形図上に示し、リニアメントの分布密度,方向性,長さ,地形,地質などの項目について整理した。その結果、南九州せん断帯方向の東西系のリニアメントが西部で卓越し、鹿児島県北西部地震の余震分布域ではリニアメントが高密度で分布することが明らかとなった。これらの結果とともに、明瞭さ,方向,長さなどと地形的特徴の組み合わせによる類型化に基づく代表的な13条のリニアメントについてカタログをとりまとめた。

報告書

地質環境の長期安定性に関する研究,年度報告書(令和元年度)

石丸 恒存; 尾方 伸久; 國分 陽子; 島田 耕史; 花室 孝広; 島田 顕臣; 丹羽 正和; 浅森 浩一; 渡邊 隆広; 末岡 茂; et al.

JAEA-Research 2020-011, 67 Pages, 2020/10

JAEA-Research-2020-011.pdf:3.87MB

本報は、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3期中長期目標期間(平成27年度$$sim$$令和3年度)における令和元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3期中長期目標期間における研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針等の検討・策定に研究成果を適宜反映できるよう、(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進めている。本報では、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述べる。

論文

原子力機構におけるFTおよび(U-Th)/He分析施設の現状と展望

末岡 茂; 島田 耕史; 菅野 瑞穂; 横山 立憲

フィッション・トラックニュースレター, (33), p.15 - 18, 2020/10

原子力機構における(U-Th)/He年代およびFT年代測定の分析施設について紹介する。FT法については、FT自動計測装置の導入を行い、分析の迅速化・簡便化を行った。また、ジルコンを対象とした分析環境の整備も進めている。今後の課題としては、LA-ICP-MSを用いたウラン濃度測定手順の確立などが挙げられる。(U-Th)/He法については、新たなHe質量分析計(Alphachron)を導入し、He濃度測定の自動化を行った。U-Th濃度の測定が今後の課題として挙げられる。

論文

FT自動計測装置を用いたアパタイトFT密度測定作業時間と結果

島田 耕史; 末岡 茂

フィッション・トラックニュースレター, (33), p.19 - 21, 2020/10

もんじゅ敷地内の花崗岩から分離したアパタイト粒子と、新たに作成した標準試料(Durango産アパタイト)のフィッション・トラック(FT)密度を、FT研究の初心者である筆頭著者がFT自動計測装置で計測した結果および作業時間を報告する。本自動計測装置は本邦初の導入であり、測定作業時間は大幅に低減した。また得られたFT密度は共著者による既往報告と調和的であり、熟練者の専門的経験に基づく適切な指導があれば、初心者でも熟練者と遜色のないデータを短時間で得られる可能性が示唆された。

論文

${it In situ}$ WB-STEM observation of dislocation loop behavior in reactor pressure vessel steel during post-irradiation annealing

Du, Y.*; 吉田 健太*; 嶋田 雄介*; 外山 健*; 井上 耕治*; 荒河 一渡*; 鈴土 知明; Milan, K. J.*; Gerard, R.*; 大貫 惣明*; et al.

Materialia, 12, p.100778_1 - 100778_10, 2020/08

長期に原子炉圧力容器の健全性を確保するためには、照射が材料に及ぼす影響を理解する必要がある。本研究では我々が新規開発したWB-STEMを用いて、中性子照射された原子炉圧力容器試験片を焼鈍中、照射誘起転位ループの観察を行った。焼鈍温度を上げると$$<100>$$ループの割合が増加していることが確認された。また、2つの$$frac{1}{2}$$$$<111>$$ループが衝突して$$<100>$$ループになる現象の観察に初めて成功した。転位に転位ループがデコレートする現象も観察され、分子動力学シミュレーションによってそのメカニズムが説明することができた。

報告書

地質環境の長期安定性に関する研究,年度計画書(令和2年度)

石丸 恒存; 尾方 伸久; 島田 耕史; 國分 陽子; 丹羽 正和; 浅森 浩一; 渡邊 隆広; 末岡 茂; 小松 哲也; 横山 立憲; et al.

JAEA-Review 2020-010, 46 Pages, 2020/07

JAEA-Review-2020-010.pdf:1.89MB

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3期中長期目標期間(平成27年度$$sim$$令和3年度)における令和2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、「地質環境の長期安定性に関する研究」基本計画-第3期中長期計画に基づき、これまでの研究開発成果、関係研究機関の動向や大学等で行われている最新の研究成果、実施主体や規制機関のニーズ等を考慮した。研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針等の検討・策定に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。

報告書

東濃地科学センターにおける岩石薄片作製方法

代永 佑輔; 吉川 清盛*; 島田 耕史

JAEA-Testing 2020-002, 19 Pages, 2020/05

JAEA-Testing-2020-002.pdf:2.85MB

岩石薄片の作製は地質学的研究の最も基礎的で重要な技術の一つである。岩石薄片は岩石の微細構造の観察、電子プローブマイクロアナライザおよびレーザーアブレーション付き誘導結合プラズマ質量分析装置といった機器分析用試料として使用されている。本稿は日本原子力研究開発機構東濃地科学センターで実施する岩石薄片の作製方法の手順を報告するものである。本作製法には初めて作業する者や経験の乏しい者でも作業をイメージして薄片作製ができるように、一般的な岩石薄片の作業手順に加え、当センターで実施している工夫や注意点のほかに使用器具のメンテナンスについても記した。

報告書

地質環境の長期安定性に関する研究,年度報告書(平成30年度)

石丸 恒存; 尾方 伸久; 花室 孝広; 島田 顕臣; 國分 陽子; 浅森 浩一; 丹羽 正和; 島田 耕史; 渡邊 隆広; 雑賀 敦; et al.

JAEA-Research 2019-006, 66 Pages, 2019/11

JAEA-Research-2019-006.pdf:4.39MB

本報は、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3期中長期目標期間(平成27年度$$sim$$令和3年度)における平成30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3期中長期目標期間における研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針等の検討・策定に研究成果を適宜反映できるよう、(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進めている。本報告では、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、主な研究成果及び今後の課題等について述べる。

論文

Identification of capable faults using fault rock geochemical signatures; A Case study from offset granitic bedrock on the Tsuruga Peninsula, central Japan

丹羽 正和; 島田 耕史; 石丸 恒存; 田中 義浩*

Engineering Geology, 260, p.105235_1 - 105235_15, 2019/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:66.83(Engineering, Geological)

地表付近での最近の断層活動に伴う化学組成変化を特定するため、発達史の異なる2つの断層破砕帯において岩石の鉱物・化学組成分析を行った。その結果、最近活動した断層では、すべり面に沿ってMnOの増加やFeOの減少、Ceの正の異常といった地下から上昇した地下水の酸化に伴う化学組成変化が特徴的に認められる一方、長期にわたり活動していない断層では、酸化に伴う化学組成変化は破砕帯の構造に関係なく、地表からの地下水の既存の割れ目への流入で説明できることが示された。

報告書

地質環境の長期安定性に関する研究,年度計画書(令和元年度)

石丸 恒存; 尾方 伸久; 花室 孝広; 島田 顕臣; 國分 陽子; 浅森 浩一; 丹羽 正和; 島田 耕史; 渡邊 隆広; 末岡 茂; et al.

JAEA-Review 2019-010, 46 Pages, 2019/09

JAEA-Review-2019-010.pdf:2.45MB

本計画書は、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3期中長期目標期間(平成27年度$$sim$$令和3年度)における令和元年度の研究開発計画である。本計画の策定にあたっては、「地質環境の長期安定性に関する研究」基本計画-第3期中長期計画に基づき、第2期中期目標期間(平成22年度$$sim$$平成26年度)における研究開発の成果、関係研究機関の動向や大学等で行われている最新の研究成果、実施主体や規制機関のニーズ等を考慮した。研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針等の検討・策定に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していく。

論文

有限ひずみ関連式とせん断ひずみの概要把握法の図解例

島田 耕史

地質技術, (9), p.25 - 40, 2019/09

近年、地球科学的研究開発は多様な専門的背景を持つメンバーの共同作業によって進められている。変動帯に位置する我が国では、分析用試料がどのような変形を受けてきたかの理解が重要である。そのため研究開発の可能な限り早期から、構造地質的観点による変形構造の解釈を示すことが期待される。本解説は、自学や参考のために構造地質学の非専門家の技術者が手に取りやすい邦文教科書を解説する参考資料として、地質体の有限ひずみに関連する式の幾何学的図解と、せん断ひずみの概要把握法の図解例を示した。

論文

江若花崗岩の形成年代と冷却史

末岡 茂; 島田 耕史; 石丸 恒存; 檀原 徹*; 岩野 英樹*; 八木 公史*

地学雑誌, 127(6), p.795 - 803, 2018/12

江若花崗岩の敦賀岩体と江若岩体にて、ジルコンU-Pb年代測定、ジルコンフィッション・トラック(FT)解析、アパタイトFT解析を実施した。ジルコンU-Pb年代は、いずれの岩体でも69.2-68.0Maと高い再現性を示し、両岩体がほぼ同時期に形成されたことを示唆した。ジルコンFT年代は59.6-53.0Maとややばらついたが、FT長解析では急冷傾向が推定されること、概して岩体の中心部に向かって若い年代が得られることから、岩体定置後の冷却過程を反映していると考えられる。アパタイトFTは44.8-20.9Maと大きくばらついたが、FT長解析の結果を踏まえると、敦賀岩体は長期間の削剥、江若岩体は漸新世から中新世の火成活動による再加熱を被っている可能性がある。敦賀岩体中の玄武岩岩脈についてもK-Ar年代測定を実施したところ、既報値より約1Ma古い値を示し、同岩脈を形成した火成活動が100万年程度継続した可能性を示唆した。

論文

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

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。

報告書

敦賀半島北西部における花崗岩の割れ目系データベースの作成

照沢 秀司; 島田 耕史

JAEA-Data/Code 2017-017, 18 Pages, 2018/03

JAEA-Data-Code-2017-017.pdf:5.14MB
JAEA-Data-Code-2017-017-appendix(CD-ROM).zip:0.44MB

花崗岩中には、様々な要因によって形成された割れ目(節理、破砕帯等)が分布する。断層は、この先在する割れ目を弱面として活動する。また、割れ目の方向には定向性がある場合があり、直線的な谷などの地形として表れる。卓越する方向から広域的な応力場を推定する試みも行われている。本稿では、敦賀半島北西部に立地する高速増殖原型炉もんじゅ敷地内・敷地近傍にて実施された調査結果のうち、割れ目の特徴を示す走向傾斜データ5050点を取りまとめたデータベースを作成した。走向傾斜は、北北東$$sim$$北東走向高角東傾斜が卓越するが、場所ごとに異なる特徴を示しており、本データベースを用いた更なる解析が望まれる。

論文

Fission track dating of faulting events accommodating plastic deformation of biotites

末岡 茂; 島田 耕史; 石丸 恒存; 丹羽 正和; 安江 健一; 梅田 浩司*; 檀原 徹*; 岩野 英樹*

Journal of Geophysical Research; Solid Earth, 122(3), p.1848 - 1859, 2017/03

もんじゅ敷地内の破砕帯のうち、高温環境下で生じる黒雲母の塑性変形を伴うものについて、アパタイトフィッション・トラック(AFT)解析により、変形年代の制約を試みた。AFT年代は50-17Maを示し、最新活動面沿いでは相対的に若い年代が得られた。また全体としては、約19Maに貫入した玄武岩からの距離に応じて若返る傾向が見られた。FT長解析や、熱拡散シミュレーション等を合わせた検討に基づくと、破砕帯周辺が黒雲母の塑性変形温度に達したのは、68-50Maの花崗岩貫入後の急冷時と約19Maの玄武岩貫入時であり、破砕帯沿いの変形はこれらの時期に生じた可能性が高い。

論文

黒雲母の塑性変形を伴う破砕帯の活動年代; FT熱年代解析による制約

末岡 茂; 島田 耕史; 石丸 恒存; 丹羽 正和; 安江 健一; 梅田 浩司*; 檀原 徹*; 岩野 英樹*

フィッション・トラックニュースレター, (29), p.5 - 7, 2016/12

もんじゅ敷地内の破砕帯は、高温環境下で生じる黒雲母の塑性変形を伴う。これらについて、アパタイトフィッション・トラック(AFT)解析により、変形年代の制約を試みた。AFT年代は50-17Maを示し、最新活動面沿いでは相対的に若い年代を示す、全体としては約19Maに貫入した玄武岩からの距離に応じて若くなる、という傾向が見られた。これらのデータを基に検討を加えた結果、破砕帯周辺が黒雲母の塑性変形温度に達した時期は、68-50Maの花崗岩貫入後の急冷時と約19Maの玄武岩貫入時であり、破砕帯沿いの変形はこれらの時期に生じたと解釈できる。

報告書

花崗岩中に発達する粘土脈の観察・分析データ

植木 忠正; 田辺 裕明*; 丹羽 正和; 石丸 恒存; 島田 耕史

JAEA-Data/Code 2016-010, 292 Pages, 2016/09

JAEA-Data-Code-2016-010.pdf:76.12MB

本研究は、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の主要な研究課題の一つである、断層の活動性に係る調査技術の開発・体系化を目的としている。断層の活動性評価は、断層を被覆する上載地層のずれに基づいて行われることが多いが、基盤岩中のボーリングコアや地下坑道掘削中に遭遇した断層のように上載地層の変位が確認できない状況では、断層の最新活動時期の推定は難しい。今回、花崗岩中の粘土脈(粘土が充填した割れ目)を対象に、断層の活動性を評価する手法の開発に資することを目的として、露頭記載,薄片観察,研磨片の元素マッピング,X線回析分析,粒径分析、および石英粒子の分析(電子顕微鏡による表面構造観察および電子スピン共鳴信号測定)を実施した。本データ集は、これらの結果を取りまとめ、報告するものである。

論文

Microscopic features of quartz and clay particles from fault gouges and infilled fractures in granite; Discriminating between active and inactive faulting

丹羽 正和; 島田 耕史; 青木 和弘; 石丸 恒存

Engineering Geology, 210, p.180 - 196, 2016/08

 被引用回数:7 パーセンタイル:41.54(Engineering, Geological)

断層ガウジの活動性の評価に資するため、ガウジの粒径分析と、電子顕微鏡(SEMおよびTEM)を用いた微小粒子の観察を行った。ガウジの粒径分布は、大局的には繰り返し活動している活断層のガウジの方が細粒粒子の割合が増加する。石英粒子のSEM観察では、活断層のガウジの方が新鮮な結晶面を残す粒子が多く見られた。一方、ガウジ中の粘土鉱物のTEM観察では、活断層ガウジの粒子の方が摩耗または溶食により円摩されている傾向がある。このような傾向が生じるのは、繰り返しの断層活動により、相対的に弱い粘土鉱物が摩耗または溶食の影響を大きく受けるのに対し、花崗岩岩片の破砕、細粒化の進行により新鮮な結晶面を持つ石英粒子がガウジに多く供給されたためと考えられる。

論文

複数の熱年代学的手法に基づいた江若花崗岩敦賀岩体の冷却・削剥史

末岡 茂; 梅田 浩司; 安江 健一; 丹羽 正和; 島田 耕史; 石丸 恒存; 檀原 徹*; 岩野 英樹*; 八木 公史*

地学雑誌, 125(2), p.201 - 219, 2016/04

本研究では、敦賀半島に分布する江若花崗岩敦賀岩体を対象に、複数の熱年代学的手法を用いて、冷却史と削剥史の検討を行った。その結果、江若花崗岩敦賀岩体は、(1)約68Maに深度4-5kmの浅所に形成され、(2)その後の数100万年以内に、熱伝導によって約200$$^{circ}$$Cまで急冷され、(3)古第三紀初頭以降の数1000万年間にわたる準平原化作用による徐冷を経て現在の地表温度に至った、という冷却史・削剥史が推定された。上記のような冷却史・削剥史は、敦賀半島に分布する断層破砕帯が主に比較的低温で形成されるカタクレーサイトや断層ガウジからなること、敦賀半島の周辺地域でも熱年代学的手法によって新生代を通じた徐冷が推定されていること、侵食小起伏面の分布高度から推定される敦賀半島の最近数100万年間の削剥量が数100m以内であること、などと整合的である。

論文

Thermal constraints on clay growth in fault gouge and their relationship with fault-zone evolution and hydrothermal alteration; Case study of gouges in the Kojaku Granite, Central Japan

丹羽 正和; 島田 耕史; 田村 肇*; 柴田 健二*; 末岡 茂; 安江 健一; 石丸 恒存; 梅田 浩司*

Clays and Clay Minerals, 64(2), p.86 - 107, 2016/04

 被引用回数:5 パーセンタイル:72.51(Chemistry, Physical)

花崗岩中にしばしば発達する熱水変質起源の粘土鉱物脈は、断層活動や地すべりの際のすべり面となり得るので、粘土鉱物脈の性状や分布、発達過程を把握することは、花崗岩地域における原子力施設の耐震安全評価等において非常に重要である。本研究では、敦賀半島に分布する断層ガウジおよび粘土鉱物脈の鉱物分析、およびK-Ar年代測定を行い、粘土鉱物の発達過程について検討した。観察・分析の結果、これらの粘土鉱物は、花崗岩が貫入後、冷却していく過程で形成された地質学的に古いものであることが明らかとなった。

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