2021 Fiscal Year Annual Research Report
Mass transfer / matrix diffusion model of crystalline rock: Micropores within mineral
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21H01865
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
湯口 貴史 山形大学, 理学部, 教授 (00516859)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | マトリクス拡散 / 花崗岩 / 長石 / 地層処分 / 岩石・鉱物・鉱床学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，岩石学的特性と物質移動特性を結び付けたマトリクス拡散に関する物質移動モデルの構築を実施する。本研究は4つのSTEPを設定し，2021-2024年度の4ヶ年で達成する計画である。STEP1-STEP3は記載岩石学的手法と室内実験的手法の両面からなり，段階的に研究を実施する。STEP4は取りまとめとして，概要調査の際に岩石調査に基づく物質移動の遅延能力の評価技術を体系化する。
2021年度は第一に【STEP1・2】の成果として「Micropores and mass transfer in the formation of myrmekites」を国際誌American Mineralogistに公表した。本研究では花崗岩体のミルメカイト中に微小孔を記載した。これはミルメカイト生成時に体積が減少していることを示す。その結果から①ミルメカイト生成に際して体積変化を考慮した元素移動メカニズム，②ミルメカイト化に際して微小孔の生成要因，③熱水の化学的特徴の時間的を論じた。微小孔は熱水や地下水の拡散経路となり得るため，将来的な物質移動を考える上でも有用な知見となる。
第二に等粒状花崗岩中の他形カリ長石に認められるカソードルミネッセンス・オシラトリゾーニングを初めて見出した。これはカリ長石の成長様式を捉えることのできる重要な手がかりである。この成果は「Cathodoluminescence oscillatory zoning and cryptic texture of perthitic K-feldspar from the equigranular granite」として国際誌American Mineralogistに投稿し，受理された。今後，カソードルミネッセンス・オシラトリゾーニングと微小孔，パーサイトラメラとの関連について議論を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2021年度は「研究実績の概要」で述べたように，「【STEP1】結晶質岩中の微小孔の産状の解明」および「【STEP2】微小孔の形成時期・形成プロセスの解明」に関する2つのテーマに関連する研究を進捗させた。斜長石のミルメカイトと微小孔に関する論文は国際誌への掲載に至った。「【STEP3】微小孔の物質移動経路としての特性の解明」では，岩石学的特徴の異なる13試料を選定し，透過拡散試験に向けた岩石試料の調整，空隙率の測定を行い，透過拡散試験を開始した。透過拡散試験の初期の経時データも取得した。以上のことを総合的に勘案し，「当初の計画以上に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
二年目となる2022年度はSTEP1・2においてはカリ長石中のパーサイト化で生じる微小孔の物質移動現象を，カソードルミネッセンスオシラトリゾーニングおよびアルバイトラメラの量的（面積）関係からさらに詳細に検討する。それに加え，長石内部への物質移動経路となる表面の亀裂や微小孔のデータを収集する。STEP3では，透過拡散試験を継続し，経時データを収集する。またX線CTを用いて試験試料の鉱物分布の情報を得るとともに，鉱物（カリ長石・斜長石）ごとの空隙に関する情報を収集する。得られた成果は順次取りまとめ，日本鉱物学会や日本地質学会での学会発表を行う。
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[Journal Article] Using cathodoluminescence to identify oscillatory zoning of perthitic K-feldspar from the equigranular Toki granite.2022
Author(s)
Yuguchi, T., Nonaka, M., Suzuki, S., Imura, T., Nakashima, K., Nishiyama, T.
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Journal Title
American Mineralogist
Volume: in press
Pages: in press
Peer Reviewed
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