Development of the new method to detect water-conducting faults and fractures by high-precision gas concentration mapping
| Project/Area Number |
22K05011
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
丹羽 正和 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, 研究主幹 (90421685)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下茂 道人 公益財団法人深田地質研究所, その他部局等, 主席研究員 (90393694)
宮川 和也 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 幌延深地層研究センター, 研究副主幹 (90721225)
戸野倉 賢一 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00260034)
安江 健一 富山大学, 学術研究部都市デザイン学系, 准教授 (10446461)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | キャビティーリングダウン分光法 / 可搬型装置 / メタン / 断層 / フラックス / 地中レーダー / 移行経路 |
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| Outline of Research at the Start |
岩盤中の断層や割れ目は、地下深部からのガスや水などの流体の主要な移行経路となり得る。そのような断層や割れ目の分布を把握することは、資源探査に加え、放射性廃棄物地層処分などの地下空間利用においても非常に重要な課題である。本研究では、数ppbレベルの高精度のガス測定が可能な可搬型装置を用いたガス濃度マッピングにより、流体の移行経路を担う断層や割れ目の分布を効率よく検出する新しい調査手法を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
亀裂・断層中の流体移行経路の把握は、資源探査や廃棄物処分といった産業分野においても重要なテーマである。本研究では、亀裂・断層を移行する流体の新しい調査手法として、高感度で大気微量気体を検出可能なキャビティーリングダウン分光法（CRDS法）による数ppbレベルの高精度のガス測定を可搬型装置によって行う手法を採用した。令和5年度は、過年度までに事例対象としてきた北海道幌延地域に加え、山形県出羽丘陵地域においても、CRDS法による可搬型装置を用いた徒歩及び車載測定により、メタン及び二酸化炭素濃度のマッピングを行った。その結果、一連の褶曲-衝上断層帯の中でも、現在活断層として機能している前縁断層（幌延地域の場合はサロベツ断層帯、出羽丘陵地域の場合は庄内平野東縁断層帯）よりも内陸側の、現在は活断層とされていない断層-褶曲構造（幌延地域の場合は大曲背斜、出羽丘陵地域の場合は青沢断層）において、大気中のバックグラウンド濃度を有意に上回るメタン濃度異常が明瞭にマッピングされた。地中レーダー探査などの結果も踏まえると、これらの断層-褶曲構造も地下からの主要な流体移行経路として機能し続けている可能性が高いと考えられる。また、メタン滲出箇所から吸引装置によって吸引量を制御し、メタン濃度値と吸引量との関係式から地下からのメタンフラックスを簡便かつ高精度で計算する手法の適用性を示した。本研究により、地下からの流体の移行経路となり得る亀裂・断層の分布を効率的に把握する調査手法の一つとして、CRDS法による可搬型装置を用いた測定が非常に有効であることが示されつつあり、今後の更なる研究事例の蓄積が望まれる。
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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
現場での測定により、CRDS法による可搬型装置を用いた測定が亀裂・断層中の流体移行経路の把握にも適用できる見通しが得られており、概ね研究計画通り順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度同様ガス濃度マッピングや地中レーダー探査を拡充してデータを蓄積するのに加え、ガス・地下水サンプリングを行い、化学組成・同位体組成を分析し、ガスの起源（地下深部起源か、それ以外の人為起源などか）に関する情報を得る。さらに、メタン濃度値と吸引量との関係式から地下からのメタンフラックスを簡便かつ高精度で計算する手法についても、適用例の蓄積を進める。以上の結果を組み合わせることにより、流体の移行経路となる地下の亀裂や断層を従来よりも格段に効率良く調査する手法を構築する。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
