2018 Fiscal Year Research-status Report
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17K05628
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
渡邊 了 富山大学, 大学院理工学研究部(都市デザイン学), 教授 (30262497)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 浸透率 / 電気伝導度 / 岩石 / 流体 / 地殻 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，地球物理学的観測から得られる地震波速度および電気伝導度から，地殻内の流体分布およびその動態を理解することである。この目的を実現するために，含水岩石の弾性波速度，電気伝導度，浸透率の同時測定システムを開発し，岩石のミクロな空隙構造とマクロな物性の関係を理解することを目指している。
平成30年度は，前年度に引き続き，含水岩石の弾性波速度，電気伝導度，浸透率を同時に測定する実験システムの構築に取り組んだ。実験システムは，岩石試料に封圧を加えるための圧力容器および間隙流体圧制御システム，弾性波速度測定システム，電気伝導度測定システム，浸透率測定システムから構成される。前年度は，圧力容器および間隙流体圧制御システムを製作し，弾性波速度および電気伝導度の測定を実現した。平成30年度は間隙流体圧制御システムのテストを行うとともに，それを応用した浸透率測定システムの構築を行った。浸透率は，試料両端の圧力を独立に制御し，過渡パルス法によって測定する。
間隙流体圧制御システムは，Watanabe and Higuchi(2014)と同様の油圧―水圧伝達機構を採用している。これは，試料エンドピースに組み込んだピストンによって油圧を間隙流体に伝えるものであり，この機構とテフロン部品によって間隙流体（電解質溶液）と圧力容器とを電気的に絶縁するものである。このピストンの摩擦の影響を評価するために，ステンレス製ハウジングを作製し，Oリングの材質を変えて油圧と水圧の関係を調べた。その結果，フッ素ゴム系のOリングを使用することによりピストンの摩擦の影響を小さくすることができることが分かった。すなわち，油圧と水圧との差は圧力の測定誤差以下とすることができた。測定時間を数分～数十時間と考えると，10-16～10-20 m2 の浸透率が測定可能である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
過渡パルス法による浸透率測定システムを構築するため，油圧―水圧変換機構（Watanabe and Higuchi）のテストに時間をかけたことが原因である。ステンレス製ハウジング（ピストンーシリンダー２組および水圧測定用圧力センサーを組み込む）を作製して油圧と水圧の関係を調べた。ピストンの摩擦の影響を評価するとともに，摩擦をできるだけ小さくするOリングやグリースの試験を行った。そのため，当初の計画よりは遅れてはいるが，十分な性能をもつ測定システムが得られたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）浸透率測定システムのテスト 毛細管（口径～数百ミクロン）を用いて浸透率の「標準試料（浸透率 10-16～10-20 m2）」を作製し，前年度に構築した浸透率測定システムの試験を行う。測定値と理論値の比較を行うことにより，問題点や測定する際の注意点などを洗い出す。油圧―水圧変換機構を用いた浸透率測定法は新しい測定手法であり，電気伝導度との同時測定もオリジナリティが高いので，論文にまとめて学術誌Geofluidsに投稿する。
（２）含水花崗岩の弾性波速度・電気伝導度・浸透率の同時測定 非加熱試料および加熱して粒界クラックを増やした試料を用いる。常圧から圧力150MPaまで段階的に封圧を増加させながら，弾性波速度，電気伝導度，浸透率を測定する。ひとつの実験に１か月強かかることを想定しており，2019年度内に４～５回の実験を計画している。弾性波速度からクラック密度が圧力とともにどのように変化するかを調べるとともに，電気伝導度と浸透率から，どのような空隙が物性を支配しているかを検討する。成果をAGU Fall Meetingで発表するとともに論文にまとめ，学術誌Journal of Geophysical Researchに投稿する。
（３）地殻内の流体分布およびその動態への応用 実験から得られるミクロな空隙構造とマクロな物性の関係の知見に基づいて，地震波速度，電気伝導度という地球物理学的観測量から地殻内の流体分布を推定するとともに，地殻内部での浸透率，流体移動について検討する。電気伝導度は流体の量で決まり，浸透率は流体経路の口径で決まる量である。観測量だけから浸透率をユニークに推定することは困難であるが，可能な浸透率の推定によって地殻内の流体移動についてのイメージを具体的なものにできる。
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Research Products
(1 results)
