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地下資源開発・地下空間利用のための、小規模構造を再現する模擬実験材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K05360
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
研究機関九州大学 (2021-2023)
国立研究開発法人海洋研究開発機構 (2019-2020)

研究代表者

山田 泰広  九州大学, 工学研究院, 教授 (20362444)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードモデル実験 / 断層 / 新材料 / 地質学 / 地下資源 / フラクチャー / 実験材料 / 流体移動
研究開始時の研究の概要

地下資源の探査と開発を進める際には地下地質構造を正確に把握する必要があるため、断層や褶曲などの地質構造を実験室で模擬的に再現する縮小モデル実験が行われてきた。そこで、乾燥砂と低強度材料を混ぜ合わせた新たな実験材料を開発して数m程度のズレを持つ断層を含む地質構造を実験室で再現し、地下のどこにどのような小断層が存在するのか明らかにする。

研究実績の概要

地下資源の探査と開発を進めるためには地下地質構造を正確に把握する必要があり、物理探査データを地質解釈するために数km規模の断層や褶曲などの地質構造を実験室で模擬的に再現する縮小モデル実験が行われてきた。本研究では、新たな実験材料を開発して数m程度のズレを持つ断層を含む地質構造を実験室で再現し、地下のどこにどのような小断層が存在するのかを明らかにすることを目的としている。
初年度は、ロンドン大学での共同研究作業を開始し、候補となる材料を複数試作して、物性を高精度で計測すると共に、妥当性評価のために簡易変形実験を行った。期待された小断層などが再現できたが、物性値が想定よりも過大であることや、材料の作成方法や実験装置への組み込み方法に改良余地があった。この材料の物性と作成方法を評価するために詳細な内部構造を把握することが必要であることがわかった。
二年度目は、世界的にまん延した新型コロナウイルス感染のため、作業延期が強いられた。ロンドン大学の実験室作業が禁止されたため、遠隔での議論を進めると共に、これまでに計測したデータを解祈して、欧州地球物理学連合の特別セッションで発表し、論文原稿を執筆した。
三年度目も新型コロナウイルスの影響が大きかったが、遠隔で議論を進めることで研究を進捗させ、欧州地球物理学連合のセッションで発表するとともに、国際学術誌に論文を投稿し、受理・掲載となった。
四年度目は、ロンドン大学に二か月滞在し、実験研究を進めると同時に今後の研究計画や論文戦略に関して具体的に議論した。欧州地球物理学連合のセッションで発表するとともに、年度末に国際学術誌から成果論文の2編目が受理・出版された。
五年度目は、ロンドン大学に2週間滞在し、更なる実験研究を進めると同時に今後の研究戦略を具体的に議論した。また、3編目の論文原稿を共同執筆した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

世界的にまん延状態となった新型コロナウイルス感染拡大によって、共同研究先の英国が深刻な影響を受けたことに伴い、現地での実験室活動に大幅な制限が課せられたことなど、研究二年度目・三年度目の活動に多大な遅延が生じたため。4年度目・五年度目に現地作業が再開できたことに伴い、当初計画に近づきつつある。

今後の研究の推進方策

四年度目・五年度目にロンドン大学を訪問できたことから、当初目途とした成果の創出に近づきつつある。今年度で当初目標に到達できるよう努力を継続する。

報告書

(5件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Royal Holloway University of London(英国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Royal Holloway University of London(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Royal Holloway University of London(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Royal Holloway University of London(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Royal Holloway University of London(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Mechanical characterisation of new Sand-Hemihydrate rock-analogue material: Implications for modelling of brittle crust processes2023

    • 著者名/発表者名
      Massaro L.、Adam J.、Yamada Y.
    • 雑誌名

      Tectonophysics

      巻: 855 ページ: 229828-229828

    • DOI

      10.1016/j.tecto.2023.229828

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] New granular rock-analogue materials for simulation of multi-scale fault and fracture processes2021

    • 著者名/発表者名
      Massaro L., Adam J., Jonade E., Yamada Y.
    • 雑誌名

      Geological Magazine

      巻: - 号: 11-12 ページ: 1-24

    • DOI

      10.1017/s0016756821001321

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Forearc Basin Stratigraphy Resulting From Syntectonic Sedimentation During Accretionary Wedge Growth: Insights From Sandbox Analog Experiments2020

    • 著者名/発表者名
      Noda Atsushi、Koge Hiroaki、Yamada Yasuhiro、Miyakawa Ayumu、Ashi Juichiro
    • 雑誌名

      Tectonics

      巻: 39 号: 3

    • DOI

      10.1029/2019tc006033

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Subduction of trench-fill sediments beneath an accretionary wedge: insights from sandbox analogue experiments2019

    • 著者名/発表者名
      Noda Atsushi、Koge Hiroaki、Yamada Yasuhiro、Miyakawa Ayumu、Ashi Juichiro
    • 雑誌名

      Geosphere

      巻: -

    • DOI

      10.1002/essoar.10501100.2

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 縮小模型による変形構造の再現:最近の実験材料開発から2023

    • 著者名/発表者名
      MASSARO Luigi,ADAM Jurgen,山田 泰広
    • 学会等名
      日本地質学会第130年学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] New granular rock-analogue materials for simulation of multi-scale fault and fracture processes2022

    • 著者名/発表者名
      Massaro, L., Adam, J., Jonade, E., and Yamada, Y.
    • 学会等名
      EGU General Assembly 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analogue modelling of strike-slip tectonics from basin to structural-scale comparing silica sand and new rock-analogue materials2021

    • 著者名/発表者名
      Massaro L., Adam J., Jonade E., Yamada Y.
    • 学会等名
      EGU General Assembly 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of surface friction of subducting seamount on topographic evolution of the overriding accretionary prism: insights from sandbox experiment2020

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Oguma, Hiroaki Koge, Yasuhiro Yamada, Juichiro Ashi, Asuka Yamaguchi
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sandbox analogue experiments for subduction of trench-fill sediments beneath accretionary wedge and backstop2019

    • 著者名/発表者名
      Noda, A., Koge, H., Yamada, Y., Miyakawa, A. and Ashi, J.
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 掘削データ科学と資源開発・地下空間利用への応用2019

    • 著者名/発表者名
      山田泰広
    • 学会等名
      東北大学環境科学研究科講演
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 前弧堆積盆の形成と堆積のアナログ実験2019

    • 著者名/発表者名
      野田 篤・高下 裕章・山田 泰広・宮川 歩夢・芦 寿一郎
    • 学会等名
      日本地質学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Challenges and achievements of the scientific drilling vessel 'Chikyu'2019

    • 著者名/発表者名
      Yamada, Yasuhiro
    • 学会等名
      Guest invited talk, Department of Earth Sciences, Royal Holloway University of London
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 海溝充填堆積物はどのようにして地下深部へ沈み込むのか?2019

    • 著者名/発表者名
      野田 篤・高下 裕章・山田 泰広・宮川 歩夢・芦 寿一郎
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-12-25  

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