Impacts of initial microfracture distributions and stress conditions on permeability of induced faults

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K04042
• Research Institution: Toho University
• Principal Investigator: 上原 真一 東邦大学, 理学部, 教授 (20378813)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 岩石室内実験 / 透水性 / 断層 / 破壊 / 応力 / 歪 / 亀裂 / 透水実験

Outline of Annual Research Achievements

断層の内部構造や断層沿いの透水性が，初期亀裂の分布（密度・サイズ）や応力条件にどの様に影響するかを評価することは，特定の岩盤中に断層が発達する際に，深さや応力状況によって，断層の内部構造や透水性がどうなるかを評価する上で重要である．2019年度は，インドのRajasthan産の砂岩（間隙率11%；石英68 %, カリ長石18 %, 斜長石10 %, 雲母1 %, その他3 %）を対象に，900℃で加熱し，室温で十分に冷却することで内部亀裂を増加させた試料（間隙率14 %）と，未加熱の試料の２種類について，封圧下で軸方向に一定の速度で変形させながら，応力・歪，および軸方向の流体移動特性を測定した．計画では，始めから花崗岩を用いるとしていたが，巨視的破壊前後の透水性の変化を調べるためには，破壊前でも，透水性が測定可能範囲になるということから，まずは砂岩を採用した．次年度以降，花崗岩の実験も検討する．実験の結果，巨視的破壊前の透水性の変化，およびその応力・歪との関係は，どちらの試料でも定性的には同様の挙動を示した．一方で，破壊前後での巨視的な透水性の変化は異なる結果となった．これは，破壊構造の違い（岩石試料の両端をつなぐ様な巨視的な断層が形成されたか，片方の端面付近で変形が集中したか）に強く依存していると思われる．また，破壊強度は，未加熱試料よりも，加熱試料の方が大きくなる傾向が見られた．これは，当初の予想と反するものである．その原因として，加熱による鉱物の変質や，二次的鉱物の生成・膠着物質の析出が考えられる．今後，岩石試料の微細構造の観察や分析によって，内部亀裂の分布とともに，加熱前後の構成鉱物の変化なども調べる必要がある．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウィルス感染症拡大に伴い，２月以降に予定していた，室内実験および内部構造の観察，構成鉱物の分析，岩石内部での微小破壊計測システムの構築の作業ができなかった．

Strategy for Future Research Activity

2019年度の実験について，必要な追加実験を行うとともに，実験試料の内部構造の観察，構成鉱物の分析等を実施する．また，岩石内部での微小破壊計測システムの構築も進める．加えて，変型―透水実験システムについて再検討し，必要に応じて新しいデザインを試し，実験を行う．花崗岩による実験の実施についても検討する．

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染拡大により，当初予定した作業（追加実験を行うとともに，実験試料の内部構造の観察，構成鉱物の分析等，岩石内部での微小破壊計測システムの構築）ができなかったため．繰越し予算は，その費用に充てる．
その他の本年度予算は，せん断透水実験用の消耗品および治具制作，実験後試料の微細構造観察のための費用に充てる．状況に応じて，実験後試料のマイクロフォーカスCT撮影を行うための旅費等にも使用する．