Can we understand strength and hydraulic permeability of a large fracture zone by using geophysical technique?

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H03894
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: 後藤 忠徳 兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (90303685)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柏谷 公希 京都大学, 工学研究科, 准教授 (40447074) ; 山口 覚 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (70191228) ; 西尾 嘉朗 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 准教授 (70373462) ; 笠谷 貴史 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(海底資源センター), グループリーダー (90373456) ; 市原 寛 名古屋大学, 環境学研究科, 講師 (90553074) ; 田所 敬一 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (70324390)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: フラクチャ / 比抵抗 / 活断層 / 南海トラフ / 透水性

Outline of Annual Research Achievements

陸上や海底に数多分布するフラクチャの透水性や力学的強度を知ることは、油ガス・ハイドレート・地熱エネルギー開発において必須である。本研究では、大規模なフラクチャの特性を、数値シミュレーションと岩石物理学モデルを軸としつつ、地殻の非破壊探査（電気・電磁探査および地震探査）と地質学的・地球化学的調査を組み合わせる新たな技術を開発した。テーマ1として、フラクチャを含む花崗岩に対する岩石物理モデルの構築を実施した。本年度は、地震波速度・比抵抗等に基づいて、フラクチャ間隙率や全岩の透水係数を適切に推定する方法を開発し、その妥当性を実データで確認した。岐阜県土岐市での検層データに本手法を適用したところ、透水係数の予測値と実測値は良く一致した。次にテーマ2（陸上活断層の調査：地表～深さ1km程度）については、岐阜県の阿寺断層において電磁探査（AMT探査）を実施した。本年度は、これまでに得られたデータを満足するように、ABIC最小化法によるInversionによって地下比抵抗構造の解析を進めた。最終的に求められた地下の比抵抗分布は、既存の掘削データと整合的であった。また阿寺断層沿いには幅500m以上の低比抵抗帯が検出された。またテーマ3（海底活断層：海底面～深さ数km程度）については、2020年度に南海トラフ熊野灘において取得した海底電磁場データの解析を進めた。その結果、陸側斜面ではその直下～沈み込む海洋地殻（深さ20km程度）において、周囲より低比抵抗な特徴が認められた。テーマ1の岩石モデルを用いた議論から、これらの海・陸の低比抵抗部は、断層破砕帯などに沿った高間隙・高透水ゾーンであると考えられ、低強度の断層部を示す可能性が示唆された。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

Research Products

• [Journal Article] Electrical Resistivity Structure Around the Atotsugawa Fault, Central Japan, Revealed by a New 2‐D Inversion Method Combining Wideband‐MT and Network‐MT Data Sets (2021)
  • Author(s): Usui, Y., Uyeshima, M., Ogawa, T., Yoshimura, R., Oshiman, N., Yamaguchi, S., Toh, H., Murakami, H., Aizawa, K., Tanbo, T., Ogawa, Y., Nishitani, T., Sakanaka, S., Mishina, M., Satoh, H., Goto, T., Kasaya, T., Mogi, T., Yamaya, Y., Shiozaki, I., and Honkura, Y.
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Solid Earth Volume: 126 Pages: e2020JB020904
  • DOI: 10.1029/2020JB020904
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 3D geostatistical modeling of metal contents and lithofacies for mineralization mechanism determination of a seafloor hydrothermal deposit in the middle Okinawa Trough, Izena Hole (2021)
  • Author(s): de S? Vitor Ribeiro、Koike Katsuaki、Goto Tada-nori、Nozaki Tatsuo、Takaya Yutaro、Yamasaki Toru
  • Journal Title: Ore Geology Reviews Volume: 135 Pages: 104194～104194
  • DOI: 10.1016/j.oregeorev.2021.104194
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Estimating fractured rock effective permeability using discrete fracture networks constrained by electrical resistivity data (2021)
  • Author(s): Wu Jin、Goto Tada-nori、Koike Katsuaki
  • Journal Title: Engineering Geology Volume: 289 Pages: 106178～106178
  • DOI: 10.1016/j.enggeo.2021.106178
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] ヴァリオグラムを用いたMT応答関数の空間分布特性の把握 (2021)
  • Author(s): 山下凪・後藤忠徳・山口覚
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [Presentation] Near-surface geothermal fluids conduit imaged by audio-frequency magnetotteluric survey in a hydrothermal area, Indonesia (2021)
  • Author(s): Tada-nori Goto, Shohei Ohba, Mohamad Nur Heriawan, Irwan Iskandar, Taiki Kubo, Koki Kashiyawa and Katsuaki Koike
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [Presentation] 屈曲を伴う活断層モデルでの岩盤破壊過程の数値シミュレーション (2021)
  • Author(s): 後藤忠徳・川原征一郎
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [Presentation] Resistivity imaging around the Japan trench based on ocean bottom electromagnetic surveys (2021)
  • Author(s): 市原寛・笠谷貴史・後藤忠徳・馬場聖至・佐藤真也・山野誠
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [Presentation] Land and marine long-term magnetotelluric observations around the western Nankai slow slip area (2021)
  • Author(s): 市原寛,・上嶋誠・中村捷人・畑真紀・後藤忠徳・多田訓子・松野哲男・佐藤真也・臼井嘉哉・吉村令慧・相澤広記
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2021
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 海洋CSEM探査技術の国内内製化に向けた取り組み -2020年度海洋CSEM実証試験を例としたノイズ低減処理- (2021)
  • Author(s): 寺西陽祐・岡本拓・東中基倫・高井克己・笠谷貴史・後藤忠徳
  • Organizer: 物理探査学会第144回学術講演会
• [Presentation] 日向灘周辺における海底MTデータを用いた3次元比抵抗解析 (2021)
  • Author(s): 中村捷人・市原寛・後藤忠徳・松野哲男・多田訓子・佐藤真也
  • Organizer: 物理探査学会第144回学術講演会
• [Presentation] 土壌ガス分析と電磁探査に基づく地熱地域の断裂帯の検出：インドネシアでの例 (2021)
  • Author(s): 後藤忠徳・大場将平・山田勇次・Mohamad Nur Heriawan・Irwan Iskandar・久保大樹・柏谷公希・小池 克明
  • Organizer: 資源素材学会2021年度秋季大会
• [Presentation] 費用対効果の高い3次元海洋電磁探査法 (2021)
  • Author(s): 石須慶一・Siripunvaraporn Weerachai・後藤忠徳・小池克明・笠谷貴史・岩本久則
  • Organizer: 資源素材学会2021年度秋季大会
• [Presentation] Rupture process of rock mass including weak zones using three-dimensional discrete element method (3D-DEM) (2021)
  • Author(s): Kazuma Okada, Seiichiro Kawahara, Tada-nori Goto, Daigo Furukawa, and Satoru Yamaguchi
  • Organizer: The 14th SEGJ International symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Relationship between detailed three-dimensional resistivity structure and fault distributions in a geothermal area: a case study in Japan (2021)
  • Author(s): Nagi Yamashita, and Tada-nori Goto
  • Organizer: The 14th SEGJ International symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 亀裂性岩盤の弾性波速度・比抵抗・透水性に関する岩石物理モデルの提案 (2021)
  • Author(s): 後藤忠徳・川口草太・尾崎裕介・大田優介・久保大樹・柏谷公希・小池克明
  • Organizer: 物理探査学会第145回(2021年度秋季)学術講演会
• [Presentation] 効率的な3次元海洋電磁探査法 (2021)
  • Author(s): 石須慶一・Weerachai Siripunvaraporn・後藤忠徳・小池克明・笠谷貴史・岩本久則
  • Organizer: 物理探査学会第145回(2021年度秋季)学術講演会
• [Presentation] 物理探査と地質調査は融合しうるのか？－海底熱水鉱床探査からみる将来像－ (2021)
  • Author(s): 後藤忠徳
  • Organizer: 日本情報地質学会シンポジウム2021
  • Invited
• [Presentation] 物理探査と地質調査のマルチスケールでの融合 (2021)
  • Author(s): 後藤忠徳
  • Organizer: 資源素材学会探査工学・マルチスケール委員会合同合同ワークショップ 「資源探査および資源形成過程解明の新展開：地球物理学と地質学の融合」
  • Invited
• [Presentation] 弾性波探査およびボーリング調査結果を用いた阿寺断層帯主部南部の地下比抵抗構造の解釈 (2021)
  • Author(s): 伊藤圭・壽山美季・山口覚・後藤忠徳・加藤茂弘・村上英記
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会2021年大会
• [Presentation] 堆積岩の圧密・続成過 程における間隙水移動と水質変化の数値モデル化 (2021)
  • Author(s): 小村悠人・柏谷公希・宮川和也・中田弘太朗・小池克明
  • Organizer: 資源・素材2021(札幌)
• [Presentation] 圧密・続成作用を考慮 した数値モデルから示される幌延地域深層地下水の水質進化 (2021)
  • Author(s): 小村悠人・柏谷公希・宮川和也・中田弘太郎・小池克明
  • Organizer: 日本地下水学会 2021年秋季講演会講演要旨
• [Presentation] Groundwater anomaly related to CCS-CO2 injection and the 2018 Hokkaido Eastern Iburi earthquake in Japan (2021)
  • Author(s): Yuji Sano, Takanori Kagoshima, Naoto Takahata, Kotaro Shirai, Jin-Oh Park, Glen T Snyder, Tomo Shibata, Junji Yamamoto, Yoshiro Nishio, Ai-Ti Chen, Sheng Xu, Dapeng Zhao, Daniele L. Pinti
  • Organizer: Goldschmidt 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 高知県安芸市に分布する更新世穴内層産Amussiopecten praesignis （二枚貝）の殻成長および地球化学分析 (2021)
  • Author(s): 川竹慶・近藤康生・西尾嘉朗・長谷川精
  • Organizer: 令和２年度高知大学海洋コア総合研究センター 共同利用・共同研究成果発表会
• [Remarks] 大規模フラクチャーの強度・透水性を非破壊技術で把握できるか？
  • URL: https://www.sci.u-hyogo.ac.jp/life/earth/