2021 Fiscal Year Annual Research Report
Permeability behavior in high-temperature ductile crust and prediction of spatiotemporal evolution in supercritical geothermal resource
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17H03504
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
渡邉 則昭 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (60466539)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 敦 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (40422092)
坂口 清敏 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (50261590)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 再生可能資源・エネルギー / 超臨界地熱資源 / 延性地殻 / 浸透率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
母岩に貫入したマグマが地下水と接触し冷却・固結する過程で形成される超臨界水を包有するき裂性岩体からなる新しい地熱資源“超臨界地熱資源”および浅部の従来型地熱資源の規模や特性は，母岩および貫入岩の浸透率に大きく依存する。一方，浸透率は，脆性－延性遷移等の力学特性の変化や，流体の相変化にともなう高速・核形成型析出により激変する可能性が示唆されているが，詳細は不明である。そこで本研究では，室内実験を通じて岩石の力学特性の変化および流体の相変化が関与する浸透率挙動の支配方程式を導出し，超臨界地熱資源の時空間発展予測シミュレーションを通じて既存の熱水対流系の底近傍（超臨界地熱資源の一部）からその上部に存在する浅部熱水対流系の形成の再現に挑戦し，時空間発展予測法の可能性を明らかにすることを目的とする。昨年度までに，塑性条件下のき裂面溶解の浸透率への影響に関する室内実験を通じた検討を終了し，き裂面の自由表面溶解および圧力溶解にともなう浸透率変化挙動の予測式を導出した。また，流体の相変化による高速・核形成型析出の浸透率への影響に関する室内実験を通じた検討を終了し，同様の地熱環境に適用可能な，アモルファスシリカ・ナノ粒子の形成にともなう浸透率変化挙動の予測式を導出した。これらの成果に関してはすでに，学術雑誌上での発表が済んでおり妥当性も確認されているが，き裂の非地震性せん断すべりの浸透率への影響に関しては，室内実験を通じた検討を概ね終了し，浸透率変化挙動の予測式を導出してはいるものの，妥当性検証と学術雑誌上での発表が済んでいなかった。そこで本年度は，補足実験により妥当性を検証し，学術雑誌上で発表を行った。また，超臨界地熱環境で生じうる熱―水―力学―地化学連成現象を考慮可能なシミュレータの開発に着手し，基礎的なシミュレーション通じて超臨界地熱資源の時空間発展予測法の実現可能性を示した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(19 results)
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[Presentation] Flow-induced microfracturing of granite in superhot geothermal environments2021
Author(s)
Ryota Goto, Noriaki Watanabe, Kiyotoshi Sakaguchi, Youqing Chen, Takuya Ishibashi, Eko Pramudyo, Francesco Parisio, Keita Yoshioka, Kengo Nakamura, Takeshi Komai, Noriyoshi Tsuchiya
Organizer
The 23rd EGU General Assembly
Int'l Joint Research
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