微小地震観測に基づく伊豆半島東部地域の地熱システムの評価

• Project/Area Number: 21K14578
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 岡本 京祐 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (30748546)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 伊豆半島東部 / 地熱システム / 微小地震 / 地下構造 / 地熱 / 伊豆半島

Outline of Research at the Start

持続可能な開発目標 (SDGs)の達成のためには，クリーンで安定的なエネルギーの確保が必須である。この点において，温室効果ガスをほぼ排出せず，天候に左右されない地熱発電は有望な手段である。しかし，環境省が提示する国内の地熱ポテンシャル量に比べ，実際の発電量は未だ十分ではない。ポテンシャルの高い地域のうち，特に伊豆半島東部地域では，地熱貯留層の構造評価等の基礎調査も未だ十分ではない。原因の一つは，地熱開発による温泉等の周辺環境への影響が未知数なことである。本研究では，周辺環境へ影響を与えない受動的な地震観測に基づき，当該地域の地熱貯留層構造を明らかとすることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

伊豆半島東部地域の微小地震活動の概況を把握するために，まずは公的観測網を利用した検討を行った。研究対象地域である伊豆半島東部地域近傍には，伊豆半島沖の群発地震の観測を意図した公的機関の地震観測点が10点程度存在する。それらを用いて決定された地震の震源分布の検証を行った。その結果，本研究の対象領域では，既存の公的観測網で捉えられた地震活動は，ほとんど存在していないことが分かった。その理由として（１）地震活動が実際に存在しない，または（２）既存観測網の配置が疎のため，地震活動を適切に観測できていない可能性が考えられる。（１）と（２）を切り分けるためには，対象領域に稠密な観測網を設置する必要がある。今年度は，今後設置する稠密観測網に先行して，対象領域の中央付近に一点の地震観測点を設置した。観測点の設置は２０２１年１２月に実施され，２０２２年３月にはバッテリー交換とデータ回収を行うとともに，健全な観測がなされていることを確認した。現在，この観測点を利用した観測を継続している。
観測された連続波形から，地震イベントを抽出する作業は，地震観測に基づく研究の最大のボトルネックとなる。既存の類似研究（Ross et al., 2018)を参考に，機械学習に基づく地震イベント抽出プログラムを開発した。機械学習の教師データとして，国内・国外の地熱地域で観測された地震イベント波形を用いて，チューニングを行った。この機械学習モデルを利用して地震イベントの抽出，Ｐ波，Ｓ波の読み取りを行うことで，地震解析作業の大幅な効率化が可能である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度は，公的観測網で観測された地震活動の精査と，その結果に応じて，独自に設置する稠密地震観測網の検討を行うことを予定していた。また，それと並行して，連続地震データから地震イベントを抽出するプログラムの開発を予定していた。これらの計画通りに研究を遂行できたため，順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

来年度，再来年度を目途に，独自の稠密地震観測網を設置する。設置地域の一部が国立公園に含まれるため，環境省や地元自治体等との協議を行う。設置後は定期的にバッテリや記録メディアの交換等の保守作業を行う（想定観測期間は2年程度）。得られた地震データに対し，地震波形情報に基づいた震源決定（Double-Difference法, Waldhauser and Ellsworth, 2000）を行い，高精度（10 m程度の空間分解能）な震源分布を求めるほか，震源メカニズム解析等も組み合わせて，個々の地震イベントへの流体の寄与を推定する。以上を通して流体流動を推定するとともに，弾性波トモグラフィ・反射波イメージング手法を適用し，地下速度構造・構造境界分布を明らかにすることで，貯留層の拡がりや，高透水性き裂の分布を推定する。一連の解析方法は，基本的には他の地熱地域での申請者の実績例 (Okamoto et al., 2018, 2019, 2020など) に従うとともに，適宜，当該地域に適するように解析パラメータのチューニング等を行う。