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岩石亀裂シーリング実験による鉱物脈形成過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26287132
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 岩石・鉱物・鉱床学
研究機関東北大学

研究代表者

岡本 敦  東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (40422092)

研究分担者 渡邉 則昭  東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (60466539)
連携研究者 武藤 潤  東北大学, 大学院理学研究科, 准教授 (40545787)
研究協力者 山田 綾  
最首 花絵  
田中 寛人  
Wendler Frank  
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2015年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2014年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
キーワード水熱実験 / 岩石亀裂 / シリカ / 石英脈 / 溶解・析出 / 浸透率 / X線CT / 振動 / 水熱反応実験 / 亀裂 / 間隙構造 / 卓越流路 / 透水率 / ガウジ / 流体圧振動 / 核形成 / 岩石き裂 / シーリング
研究成果の概要

本課題では、地殻深部における高温高圧条件で岩石亀裂に熱水流通実験とX線CTによる亀裂内部観察を可能にする、新しい実験装置を開発した。亜臨界条件での花崗岩亀裂の溶解実験では、亀裂に存在する鉱物の種類や破砕粉末の存在によって、亀裂内部が不均質に溶解すること、また、それにより大きな空隙や卓越流路が形成されることが明らかになった。一方、超臨界条件でのシリカ析出実験では、安定である石英の結晶成長よりも、まずアモルファスシリカが析出し、亀裂を効果的に閉塞することが分かった。また、析出実験において、間隙の閉塞-流体圧の上昇-破壊という流体圧振動が観察され、地震サイクルにおけるシリカ析出の重要性が示唆された。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 3件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] Karlsruhe Institute of Technology(Germany)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Opal-CT in chert beneath the toe of the tohoku margin and its influence on the seismic aseismic transition in subduction zones2017

    • 著者名/発表者名
      Kameda, J., Okamoto, A., Sato, K., Fujimoto, K., Yamaguchi, A., Kimura, G.
    • 雑誌名

      Geophysical research Letters

      巻: 44 号: 2 ページ: 687-693

    • DOI

      10.1002/2016gl071784

    • NAID

      120006329012

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Potentially exploitable supercritical geothermal resources in the ductile crust2017

    • 著者名/発表者名
      Watanabe N., Numakura, T., Sakaguchi, K., Saishu, H., Okamoto, A., Ingebritsen, S., Tsuchiya, N.
    • 雑誌名

      Nature Geoscience

      巻: 10 号: 2 ページ: 140-144

    • DOI

      10.1038/ngeo2879

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Porosity and Permeability Evolution Induced by Precipitation of Silica under Hydrothermal Conditions2017

    • 著者名/発表者名
      Okamoto A, Ymada R., Saishu H., Tsuchiya N
    • 雑誌名

      Procedia Earth and Planetary Science

      巻: 17 ページ: 249-252

    • DOI

      10.1016/j.proeps.2016.12.046

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] In Situ Observation of Critical Phenomena of Multicomponent Geofluids and Seawater by Using Visible-type Autoclave2017

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya, N., Sekiguchi, C., Ishikawa, S., Hirano, N.
    • 雑誌名

      Procedia Earth and Planetary Science

      巻: 17 ページ: 296-299

    • DOI

      10.1016/j.proeps.2016.12.062

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Contrasting geochemical signatures of Devonian and Permian granitoids from the Tseel terrane, SW Mongolia2016

    • 著者名/発表者名
      Burenjargal, U., Okamoto, A., Tsuchiya, N, Uno, M., Horie, K., Hokada, T.
    • 雑誌名

      Journal of Geosciences

      巻: 61 ページ: 51-66

    • DOI

      10.3190/jgeosci.210

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Bayesian inversion analysis of nonlinear dynamics in surface heterogeneous reactions2016

    • 著者名/発表者名
      T. Omori, T. Kuwatani, A. Okamoto, and K. Hukushima
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 94(3) 号: 3 ページ: 033305-033305

    • DOI

      10.1103/physreve.94.033305

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 地熱地域の透水-不透水境界と水の状態変化にともなう鉱物析出の関係性.2016

    • 著者名/発表者名
      最首花恵,岡本敦,土屋範芳
    • 雑誌名

      日本地熱学会誌

      巻: 38 ページ: 17-25

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Free-energy landscape and nucleation pathway of polymorphic minerals from solution in a Potts lattice-gas model2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Okamoto, Tatsu Kuwatani, Toshiaki Omori, Koji Hukushima
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 92 号: 4 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1103/physreve.92.042130

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Phase-filed modeling of epitaxial growth of polycrystalline quartz veins in hydrothermal experiments2015

    • 著者名/発表者名
      Wendler,F, Okamoto, A., Blum, P.
    • 雑誌名

      Geofluids

      巻: 16 号: 2 ページ: 211-230

    • DOI

      10.1111/gfl.12144

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 地熱地帯の脆性-延性遷移領域近傍における岩石-水相互作用2014

    • 著者名/発表者名
      岡本 敦,最首 花恵
    • 雑誌名

      月刊地球

      巻: 36 ページ: 63-67

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 花崗岩亀裂におけるシリカの溶解・析出と深部地熱貯留層の間隙変化2017

    • 著者名/発表者名
      岡本 敦、田中 寛人、渡邉 則昭
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2017大会
    • 発表場所
      幕張(幕張メッセ)
    • 年月日
      2017-05-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Formation of mineralized quartz veins induced by flash vaporization of sub- to supercritical fluids2017

    • 著者名/発表者名
      天谷健志、岡本敦、平野伸夫、土屋範芳
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2017大会
    • 発表場所
      幕張(幕張メッセ)
    • 年月日
      2017-05-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Silica-water interaction under sub- to supercritical conditions and its impacts on porosity evolution in fracture2017

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Okamoto
    • 学会等名
      14th International Synposuim on Water Dynamics
    • 発表場所
      Sendai(東北大学)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 花崗岩き裂における水熱条件下のシリカ溶解・析出による透水率と間隙構造変化2016

    • 著者名/発表者名
      田中寛人、岡本敦、渡邉則昭、土屋範芳
    • 学会等名
      日本地熱学会
    • 発表場所
      郡山(郡山市中央公民館)
    • 年月日
      2016-10-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Porosity and permeability evolution induced by precipitation of silica under hydrothermal conditions2016

    • 著者名/発表者名
      Okamoto,A., Yamada, R., Saishu, H., Tsuchiya, N
    • 学会等名
      15th Water-Rock Interaction International Symposium
    • 発表場所
      Evora (Portugal)
    • 年月日
      2016-10-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 延岡衝上断層周辺の石英脈の分布と形成速度の関係2016

    • 著者名/発表者名
      最首花恵、岡本敦、大坪誠
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2016年年会
    • 発表場所
      金沢(金沢大学)
    • 年月日
      2016-09-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 水熱条件下における花崗岩き裂表面でのシリカ溶解・析出による透水率変化2016

    • 著者名/発表者名
      田中寛人、岡本敦、渡邉則昭、土屋範芳
    • 学会等名
      日本鉱物科学会
    • 発表場所
      金沢(金沢大学)
    • 年月日
      2016-09-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 鉱物の溶解析出から見積もられる沈み込み帯地震発生領域での鉱物脈形成に必要な流体量とその形成速度:延岡衝上断層の例2016

    • 著者名/発表者名
      大坪誠、最首花恵、岡本敦、宮川歩夢
    • 学会等名
      日本地質学会2016年大会
    • 発表場所
      世田谷(日本大学)
    • 年月日
      2016-09-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The formation rate of quartz vein along seismogenic megasplay fault Nobeoka Thrust, southwestern Japan2016

    • 著者名/発表者名
      最首花恵、岡本敦、大坪誠
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • 発表場所
      幕張(幕張メッセ)
    • 年月日
      2016-05-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Preferential flow paths developed by mineral dissolution and precipitation in a fracture under hydrothermal conditions2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Okamoto, Ryo Yamada, Hiroto Tanaka, Hanae Saishu, Noriaki Watanabe, Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      13th International Workshop on WATER DYNAMICS
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2016-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 岩石-水相互作用によるき裂閉塞と流体圧振動2015

    • 著者名/発表者名
      岡本敦・山田稜・最首花恵・土屋範芳
    • 学会等名
      日本地熱学会
    • 発表場所
      別府国際コンベンションセンター(別府)
    • 年月日
      2015-10-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 世界の深部掘削井の透水-不透水境界とシリカ溶解度特性2015

    • 著者名/発表者名
      最首花恵・岡本敦・土屋範芳
    • 学会等名
      日本地熱学会
    • 発表場所
      別府国際コンベンションセンター(別府)
    • 年月日
      2015-10-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 深部掘削データにみる地熱地帯のシリカー水反応2015

    • 著者名/発表者名
      最首花恵・岡本敦・土屋範芳
    • 学会等名
      日本鉱物科学会
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 年月日
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 高温・封圧下における花崗岩き裂の溶解による透水率と間隙構造変化2015

    • 著者名/発表者名
      田中寛人、岡本敦、渡邉則昭、土屋範芳
    • 学会等名
      日本地質学会
    • 発表場所
      信州大学(長野)
    • 年月日
      2015-09-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 深部掘削データからみえる地熱地帯のシリカ溶解度の特性2015

    • 著者名/発表者名
      最首花恵・岡本敦・土屋範芳
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(幕張)
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 溶液中の多形鉱物の経路に関するミクロなモデル2015

    • 著者名/発表者名
      岡本敦・桑谷立・大森敏明・福島孝治
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(幕張)
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] シリカ溶解・析出によるき裂閉塞と透水率変化2015

    • 著者名/発表者名
      岡本敦・山田稜・田中寛人・最首花恵・土屋範芳
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(幕張)
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
  • [学会発表] き裂の鉱物溶解にともなう空隙構造変化と透水率減少2015

    • 著者名/発表者名
      田中寛人、岡本敦、渡邉則昭、土屋範芳
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(幕張)
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] The Role of Silica Precipitation in the Permeable-Impermeable Boundary within the Earth's Crust2015

    • 著者名/発表者名
      Saishu, H., Okamoto, A., Tsuchiya, N
    • 学会等名
      World Geothermal Congress 2015
    • 発表場所
      メルボルン(オーストラリア)
    • 年月日
      2015-04-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fracture sealing induced by mineral dissolution and precipitation and dynamic change in permeability2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Okamoto, Ryo Yamada, Hiroto Tanaka, Hanae Saishu, NOriaki Watanabe, Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      12th international symposium on Water Dynamics
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2015-03-09 – 2015-03-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Silica transport, deposition and porosity evolution in a fracture : Insights from hydrothermal flow-through experiments2014

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Okamoto, Ryo Yamada, Hiroto Tanaka, Hanae Saishu, Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      Fall meeting of American Geophysical Union
    • 発表場所
      San Francisco
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 熱水実験による多形シリカ鉱物析出反応速度の導出2014

    • 著者名/発表者名
      最首 花恵、岡本敦、土屋範芳
    • 学会等名
      日本地熱学会平成26年弘前大会
    • 発表場所
      弘前大学」(弘前)
    • 年月日
      2014-10-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 岩石-水相互作用におけるオストワルド段階則のダイナミクス2014

    • 著者名/発表者名
      岡本敦,福島孝治
    • 学会等名
      日本鉱物科学会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本)
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] シリカ鉱物析出による 地殻の透水-不透水境界の発展2014

    • 著者名/発表者名
      最首 花恵、岡本敦、土屋範芳
    • 学会等名
      2014年日本鉱物科学会年会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本)
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 地殻流体からのシリカ析出によるき裂閉塞:水熱実験とモデリングからの考察2014

    • 著者名/発表者名
      山田稜,岡本敦,最首花恵,中村美千彦,奥村聡,佐々木理,土屋範芳
    • 学会等名
      日本鉱物科学会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本)
    • 年月日
      2014-09-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 地殻の透水-不透水境界と岩石―水相互作用2014

    • 著者名/発表者名
      岡本 敦
    • 学会等名
      断層強度と地殻深部流体の物理化学的特性にかんする新たな学際的取り組みに関する研究集会
    • 発表場所
      京都大学(京都)
    • 年月日
      2014-08-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The effect of silica precipitation on the permeable-impermeable boundary within the Earth's crust of geothermal fields2014

    • 著者名/発表者名
      最首 花恵、岡本敦、土屋範芳
    • 学会等名
      Grand Renewable Energy 2014
    • 発表場所
      東京ビックサイト(東京)
    • 年月日
      2014-07-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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