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二酸化炭素の地下挙動予測手法の開発:二酸化炭素地中処分の実現にむけて

Research Project

Project/Area Number 17654097
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Geology
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

嶋本 利彦  京都大学, 大学院理学研究科, 教授 (20112170)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 増田 富士雄  同志社大学, 工学部, 教授 (30091929)
堤 昭人  京都大学, 大学院理学研究科, 助手 (90324607)
藤本 光一郎  東京学芸大学, 教育学部, 助教授 (80181395)
Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Keywords堆積盆発達過程 / 地下流体挙動 / 二酸化炭素地下貯留 / 浸透率 / 間隙率 / 異常間隙水圧 / 断層力学 / 断層帯 / 二酸化炭素排出削減 / 地球温暖化ガス排出削減 / 水理学 / 地質学 / 固体地球物理学 / 地下流体移動
Research Abstract

本研究では,二酸化酸素の深部帯水層中への地下貯留を実現するための基礎研究をおこなった.地下深部の流体移動を定量的に解析するためには,まず地下浸透率構造を知る必要がある.また,貯留できる二酸化炭素の量を見積もるためには,地下水の量を知る必要があり,そのためには地下間隙率構造を見積もり,地下水の総量から溶存可能なガスの量を正確に見積もる必要がある.本研究では,地表で採取した試料のを水理学的性質を地下深部条件下で測定することによって地下浸透率・間隙率構造を推定し,長期的なセメンテーションの影響については,時代が異なる堆積物の水理学的性質を測定することで経験的に評価した.このような方法で,新潟平野,台湾北西部,宮崎平野および三浦半島の第三紀層と第四紀層などで地下浸透率・間隙率構造を求めることができた.我が国初の二酸化炭素地下貯留実験サイトである新潟平野で,実験サイトの地下浸透率・間隙率構造を決めることができ,注入深度(約1km)では間隙率も大きく(約50%),流体も通りやすい(浸透率〜10^<-15>m^2)ことがわかった.これらの成果は,数編の論文として現在査読,改訂または執筆中である.地下の流体挙動を解析する際には,断層破砕帯の影響を考慮する必要がある.本研究では,下記研究発表論文の通り,英国の研究者と共同で内陸最大の断層である中央構造線の内部構造を調べた.また韓国・イタリアの研究者と共同で,大地震発生時の断層運動を再現して内部構造の変化を調べた.さらに,新潟平野の第四紀層中に形成された片貝断層帯の浸透率構造を調べた.その結果,母岩よりも遙かに流体を通しやすい基盤岩中の断層破砕帯に比べると,多孔質堆積岩中の片貝断層帯はほぼ母岩と同じ浸透率をもち,断層帯が必ずしも流体の通路にならないことが明らかになった.堆積岩中の断層帯の露頭は限られており,今後ボーリングなどを活用してより詳しい研究が必要である.浸透率構造を水と二酸化炭素の二相流に拡張すること,断層帯も含めたより現実的な浸透率・間隙率構造を使って地下深部の流体移動を解析することが今後の課題である.

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (12 results)

  • [Journal Article] Relating high-velocity rock-friction experiments to coseismic slip in the presence of melts2007

    • Author(s)
      Di Toro, G., Hirose, T., Nielsen, S., Shimamoto.T.
    • Journal Title

      AGU Monograph"Earthquakes : Radiated Energy and the Physics of Faulting" 170

      Pages: 121-134

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 2007,室内実験による地下深部の浸透率構造の推定-足柄層群を例として-2007

    • Author(s)
      谷川 亘, 嶋本利彦
    • Journal Title

      地質学雑誌 113

      Pages: 27-32

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Ultra-low friction of carbonate faults caused by thermal decomposition2007

    • Author(s)
      Han, R., Shimamoto, T., Hirose, T., Ree, J.-H, Ando, J.
    • Journal Title

      Science (in press)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] The nature and importance of phyllonite development in the crustal-scale fault cores : an example from the Median Tectonic Line, Japan2006

    • Author(s)
      Jefferies, S.P., Holdsworth, R.E., Wibberley, C.A J., Shimamoto, T., Spiers, C.J., Niemeijer, A.R, Lloyd, G.E.
    • Journal Title

      Journal of Structural Geology 28

      Pages: 220-235

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Moisture-related weakening and strengthening of a fault activated at seismic slip rates2006

    • Author(s)
      Mizoguchi, K., Hirose, T., Shimamoto, T., Fukuyama, E.
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters 33

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Origin and mechanical significance of foliated cataclastic rocks in the cores of crustal-scale faults : Examples from the Median Tectonic Line, Japan2006

    • Author(s)
      Jefferies, S.P., R.E.Holdsworth, T.Shimamoto, H.Takagi, G.E.Lloyd, C.J.Spiers
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research 111

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Growth of molten zone as a mechanism of slip weakening of simulated faults in gabbro during frictional melting2005

    • Author(s)
      Hirose, T., Shimamoto, T.
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research 110

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Earthquake slip weakening and asperities explained by thermal pressurization2005

    • Author(s)
      Wibberley, C.A.J., Shimamoto, T.
    • Journal Title

      Nature 436

      Pages: 689-692

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Thermal pressurization and slip-weakening distance of a fault : an example of the Hanaore fault, Southwest Japan2005

    • Author(s)
      Noda, H., Shimamoto, T.
    • Journal Title

      Bulletin of Seismological Society of America 95

      Pages: 1224-1233

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Ferrimagnetic resonance signal produced by frictional heating : a new indicator of paleoseismicity2005

    • Author(s)
      Fukuchi, T., Mizoguchi, K., Shimamoto, T.
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research 110

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Slip-weakening distance of faults during frictional melting as inferred from experimental and natural pseudotachylites2005

    • Author(s)
      Hirose, T., Shimamoto, T.
    • Journal Title

      Bulletin of Seismological Society of America 95

      Pages: 1666-1673

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Natural and experimental evidence of melt lubrication of faults during earthquakes2005

    • Author(s)
      Di Toro, G., Hirose, T., Nielsen, S., Pennacchioni, G., Shimamoto, T.
    • Journal Title

      Science 311

      Pages: 647-649

    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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