2021 Fiscal Year Research-status Report
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20K05410
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
笹尾 英嗣 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核燃料・バックエンド研究開発部門 東濃地科学センター, リーダー (10421687)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
湯口 貴史 山形大学, 理学部, 教授 (00516859)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 花崗岩 / 割れ目 / 地層処分 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，岐阜県南東部に分布する土岐花崗岩を主な対象として，花崗岩中の割れ目の分布を評価する手法の構築を目的としている。具体的には，マグマの不均一性とマグマ冷却過程を表す情報と割れ目データとを合わせて解析し，割れ目形成プロセスを検討するものである。
研究初年度の2020年度には，土岐花崗岩を形成したマグマの不均一性とマグマ冷却過程を評価するデータとして，石英の結晶化温度に関するデータとして石英のカソードルミネッセンス像観察とチタン濃度定量分析のデータを取りまとめた。また，土岐花崗岩体以外の研究対象岩体の選定を進め，北上山地の花崗岩類と飛騨山脈の新しい時代に形成された花崗岩を選定した。
2021年度は，北上山地の花崗岩類のボーリングコアを追加入手し，岩石薄片を作成し，基礎情報の取得を目的とした岩石・鉱物学的記載を行った。また，年代測定および同位体組成分析用にジルコンおよびアパタイトの分離作業と行い，花崗岩マグマ冷却過程を把握するためにジルコンを用いたウラン－鉛年代測定を実施した。石英に対しては，カソードルミネッセンス像とチタン濃度のデータを収集した。また，土岐花崗岩においては，アパタイトのストロンチウム（Sr）同位体測定用の試料を採取し，アパタイトの分離を行った。
また，アパタイトSr同位体については，レーザアブレーションICP質量分析装置（LA-ICP-MS）を用いて測定するため，アパタイトのCL画像取得や微量元素分析等，LA-ICP-MS測定に必要な基礎情報を取得するとともに，装置の調整を進め，北上山地の花崗岩類のアパタイトSr同位体測定を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究で主な対象としている土岐花崗岩では，石英の結晶化温度とアパタイトのストロンチウム同位体データなどを取得する計画である。同花崗岩では，地層処分技術に関する研究開発の一環で大深度ボーリング孔が掘削されており，2021年度までに，大深度ボーリングコアを用いて，石英の結晶化温度に関する情報を取得し，論文公表している。また，アパタイトのストロンチウム同位体については，当初，外注分析でのデータ取得を予定していたが，研究代表者所属機関保有のLA-ICP-MSを用いた測定が可能になったため，当初計画よりも多くの試料を測定できることから，追加の試料採取およびアパタイトの分離が終了している。
一方で，土岐花崗岩以外の岩体については，割れ目データが存在し，かつ良質な岩石試料を入手できる可能性のある岩体として，北上山地の花崗岩類を選定し，岩石試料の入手，岩石・鉱物学的情報の取得を行い，順調に蓄積されている。また，花崗岩マグマ冷却過程を把握するためにジルコン・ウラン－鉛年代を測定し，アパタイトの分離およびストロンチウム同位体測定も進めている。
以上のように，土岐花崗岩のストロンチウム同位体測定を終了することはできなかったが，土岐花崗岩以外の岩体でのデータ取得や同位体測定用のアパタイト試料の入手などは計画通りに進んでおり，全体としては順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の対象は，土岐花崗岩体とその他の花崗岩体に大別できる。
土岐花崗岩体については，アパタイトのストロンチウム同位体測定に向けた装置の調整と試料の準備を進めており，2022年度に測定を行う予定としている。また，所属機関の装置を利用することにより，当初計画よりも多くの測定を行うことができることになった。石英の結晶化温度のデータに比べてアパタイトのストロンチウム同位体のデータは比較的少ないことから，2022年度はアパタイトのストロンチウム同位体のデータ取得に重点的に取り組み，周辺岩盤の取り込みの影響をより詳細に把握する。また，取得したデータと割れ目データとを比較することより，花崗岩マグマ冷却に伴う割れ目形成プロセスを明らかにする。
その他の花崗岩体においては，北上山地の花崗岩類で掘削されたボーリング孔では良質な割れ目データが取得されており，岩石・鉱物学的情報と割れ目データを直接比較することが可能である。このため，入手したコアを用いて，花崗岩類の岩石・鉱物学的記載，および石英の結晶化温度などのデータ取得を引き続き進める。また，アパタイトのストロンチウム同位体およびウラン－鉛年代などの測定を行い，マグマ冷却過程の解明に取り組む。その上で，取得したデータと割れ目データとの比較を行うことによって割れ目形成プロセスの検討を進めていく計画である。
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| Causes of Carryover |
2021年度は，アパタイトのストロンチウム同位体測定に向けた装置の調整を行ったものの，実試料の測定数が計画よりも少なかったため，当初計画に対して支出が少なくなったことから，次年度使用額が生じることとなった。2022年度に実施予定のアパタイトのストロンチウム同位体測定にあたり，レーザアブレーションICP質量分析装置の消耗品が必要となる。また，北上山地の花崗岩類については，追加で入手した試料の岩石薄片の作製を外部機関に依頼する他，岩石・鉱物学的情報の取得に使用する電子顕微鏡，電子線マイクロアナライザー，蛍光X線分析装置等の装置類の消耗品が必要となる。次年度使用額は2022年度の研究費と合わせて，これら消耗品の購入に係る費用として使用する。
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