水圧破砕によって誘発される地震のメカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 25870600
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 固体地球惑星物理学; 地球・資源システム工学
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 金 亜伊 横浜市立大学, 総合科学部, 准教授 (00633851)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
• キーワード: 地震 / 微小地震 / みかけ応力 / 応力降下量 / 発震機構 / 誘発地震 / 水圧破砕 / シェールガス / 震源メカニズム / テンサイルクラック / 見かけ応力 / 体積変化 / 剪断破壊 / 地震のメカニズム / 流体注入

研究成果の概要

シェールガス開発における誘発地震のメカニズム解明のために剪断破壊を仮定した発震機構解析と見かけ応力解析を組み合わせ，体積変化の有無について調べる手法を開発した．その手法を米国・テキサス州における水圧破砕により誘発された微小地震に適用した結果, 見かけ応力は貯留層内の最大水平応力軸に低角な走行を持つ地震について低く見積もられる事が明らかになった．これより誘発地震のメカニズムは既存の断層方向と貯留層内の応力の状態によって剪断破壊となるかTCとなるかが決まる可能性が示唆された．さらに，より直接的に震源解析を行うために水圧破砕の地震に特化して，解を制約し，安定したメカニズムを得る手法を開発した．

研究成果

• [国際共同研究] University of California, Berkeley(米国)
• [国際共同研究] University of Alberta/Alberta Energy Regulator/University of Calgary(カナダ)
• [国際共同研究] National Taiwan Normal University(台湾)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Changes in repeating earthquake slip behavior following the 2004 Parkfield main shock from waveform empirical Green's functions finite-source inversion (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Kim, D. S. Dreger, T. Taira, R. M. Nadeau
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 121 号: 3 ページ: 1910-1926
  • DOI: 10.1002/2015jb012562
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Source analysis of a potential hydraulic-fracturing-induced earthquake near Fox Creek, Alberta (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Wang, Y. J. Gu, R. Schultz, A. Kim, and G. Atkinson
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 43 号: 2 ページ: 564-573
  • DOI: 10.1002/2015gl066917
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Cardston Earthquake Swarm and hydraulic fracturing of the Exshaw Formation (Alberta Bakken play) (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Schultz, S. Mei, D. Pană, V. Stern,Yu, J. Gu, A. Kim, D. Eaton
  • 雑誌名: Bulletin of the Seismological Society of America 巻: 105 号: 6 ページ: 2871-2884
  • DOI: 10.1785/0120150131
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Toward understanding focal mechanism of hydraulic fracturing induced earthquakes using constrained inversion: method and synthetic tests (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Iida and A. Kim
  • 雑誌名: Proceedings of the 12th SEGJ International symposium 巻: 1 ページ: 224-227
  • DOI: 10.1190/segj122015-073
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Low Apparent Stress Observed for Mw < －0.6 Microearthquakes Recorded during Hydraulic Fracturing Stimulation in the Carthage Cotton Valley Gas Field (2015)
  • 著者名/発表者名: Ahyi Kim, Shuhei Iida
  • 雑誌名: Bulletin of the Seismological Society of America 巻: 4
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 水圧破砕によって誘発された微小地震の震源メカニズム～解を制限したインバージョン手法～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 飯田 周平, 金 亜伊
  • 学会等名: 日本地震学会2015年度秋季大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-10-27
• [学会発表] Retrieving Focal Mechanism using Double Couple - Tensile Constrained Inversion : Method and Synthetic Tests (2015)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Iida, Ahyi Kim
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-27
  • 国際学会
• [学会発表] Retrieving Focal Mechanism using Double Couple - Tensile Constrained Inversion : Method and Synthetic Tests (2015)
  • 著者名/発表者名: 飯田周平、金亜伊
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2015年大会, STT13-P04
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] Towards Understanding Source Mechanism of Hydraulic Fracturing Induced Earthquakes: Sensitivity Analyses using a DC-Tensile Constrained Focal Mechanism Inversion Method (2015)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Iida, Ahyi Kim
  • 学会等名: Seismological Society of America Annual Meeting 2015
  • 発表場所: Pasadena Convention Center, Pasadena, USA
  • 年月日: 2015-04-22
  • 国際学会
• [学会発表] Towards Understanding Source Mechanism of Hydraulic Fracturing Induced Earthquakes: Sensitivity Analyses using a DC-Tensile Constrained Focal Mechanism Inversion Method (2015)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Iida, Ahyi Kim
  • 学会等名: SSA Annual Meeting 2015, #78
  • 発表場所: Pasadena Convention Center, USA
  • 年月日: 2015-04-21 – 2015-04-23
• [学会発表] Source Characteristics of the Hydraulic Fracturing Induced Microearthquakes : Spatio-temporal Variation of Stress Drop Observed at Carthage Cotton Valley Gas Field, Texas (2014)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Iida, Ahyi Kim
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 2014 annual meeting, SE35-D5-PM2-P-012
  • 発表場所: Royton Sapporo Hotel, Japan
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] 水圧波砕による誘発地震の検出に向けた地震波形の検出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金亜伊，飯田周平，藤原了
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014大会, STT57-P02
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] 水圧破砕によって誘発された微小地震の応力降下量の時空間変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 飯田周平, 金亜伊
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] Source Characteristics of the Hydraulic Fracturing Induced Microearthquakes : Spatio-Temporal Variation of Stress Drop Observed at Carthage Cotton Valley Gas Field, Texas (2014)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Iida and Ahyi Kim
  • 学会等名: Asia Oceania GeoscienceSociety 2014 meeting
  • 発表場所: Royton Hotel, Sappro
• [学会発表] Source Characteristics of Hydraulic Fracturing induced Microearthquakes: Implication from Source Parameter Study using Empirical Green's Function (2013)
  • 著者名/発表者名: Ahyi Kim, Shuhei Iida, and James Rutledge
  • 学会等名: Seismological Society of America 2013 Annual Meeting
  • 発表場所: Salt Palace Conference Center, Salt Lake City, USA
• [学会発表] 水圧破砕によって誘発された地震の震源特性：経験的グリーン関数を用いた解析からの考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金亜伊，飯田周平，James Rutledge
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
• [学会発表] Towards detection of low frequency events during fluid injection: method and synthetic test (2013)
  • 著者名/発表者名: Ahyi Kim and Shuhei Iida
  • 学会等名: 2013 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: Moscone Center, San Francisco, USA