南アフリカ大深度鉱山での断層沿い微小地震発生パタン解析によるリスク評価の研究

• 研究課題/領域番号: 26887022
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 直井 誠 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10734618)
• 研究期間 (年度): 2014-08-29 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014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: Acoustic Emissions / induced earthquakes / repeating earthquakes / microseismicity / アコースティック・エミッション / 地震活動 / 鉱山誘発地震 / 微小破壊活動 / 南アフリカ金鉱山

研究成果の概要

南アフリカの大深度金鉱山においては，採掘で誘発される地震による被害が多発している．このような環境下で実施した微小破壊（Acoustic Emission）観測で得られたデータを元に，１年以上に渡るカタログを作成し，その活動パタンを調べた．その結果，既存断層面上の定常AE活動や，超微小Repeating Earthquake，切羽直近の損傷領域の形成過程を示唆するAE活動といった様々なタイプの活動を見出し，その時間変化を調べることができた．

研究成果

• [国際共同研究] CSIR/Witwatersrand University/Seismogen(南アフリカ)
• [国際共同研究] GMuG(ドイツ)
• [雑誌論文] Unexpectedly frequent occurrence of very small repeating earthquakes (-5.1 <= MW <=-3.6) in a South African gold mine: implications for monitoring intraplate faults (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Naoi, M. Nakatani, T. Igarashi, K. Otsuki, Y. Yabe, T. Kgarume, O. Murakami, T. Masakale, L. Ribeiro, A. Ward, H. Moriya, H. Kawakata,, S. Nakao, R. Durrheim, H. Ogasawara
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 120 号: 12 ページ: 8478-8493
  • DOI: 10.1002/2015jb012447
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Delineation of large localized damage structures forming ahead of an active mining front by using advanced acoustic emission mapping techniques (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Moriya, M. Naoi, M. Nakatani, G. van Aswegen, O. Murakami, T. Kgarume, A. K. Ward, R. J. Durrheim, J. Philipp, Y. Yabe, H. Kawakata, and H. Ogasawara
  • 雑誌名: International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 巻: 79 ページ: 157-165
  • DOI: 10.1016/j.ijrmms.2015.08.018
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nucleation process of an M2 earthquake in a deep gold mine in South Africa inferred from on-fault foreshock activity (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yabe, M. Nakatani, M. Naoi, J. Philipp, C. Janssen, T. Watanabe, T. Katsura, H. Kawakata, D. Georg, and H. Ogasawara
  • 雑誌名: J. Geophys. Res 巻: 120 号: 8 ページ: 5574-5594
  • DOI: 10.1002/2014jb011680
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Quasi-static slip patch growth to 20 m on a geological fault inferred from acoustic emissions in a South African gold mine (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoi, M., M. Nakatani,T. Kgarume, S. Khambule, T. Masakale, L. Ribeiro, J, Philipp, S. Horiuchi, K. Otsuki, K. Miyakawa, A. Watanabe, H. Moriya, O. Murakami, Y. Yabe, H. Kawakata, N. Yoshimitsu, A. Ward, R. Durrheim, H. Ogasawara
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 未定 号: 3 ページ: 1692-1707
  • DOI: 10.1002/2014jb011165
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Steady activity of microfractures on geological faults loaded by mining stress (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoi, M., M. Nakatani, K. Otsuki, Y. Yabe, T. Kgarume, O. Murakami, T. Masakale, L. Ribeiro, A.K. Ward, H. Moriya, H. Kawakata, R.J. Durrheim, H. Ogasawara
  • 雑誌名: Tectonophysics 巻: 未定 ページ: 100-114
  • DOI: 10.1016/j.tecto.2015.02.025
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 南アフリカ大深度金鉱山の地質断層上で観測されたRepeating Earthquakeの出現と消失 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口純弥，直井誠，中谷正生，森谷祐一，五十嵐俊博，Thabang Kgarume，村上理 Thabang Masakale, 矢部康男，大槻憲四郎， 川方裕則，石田毅 , Anthony Ward，Ray Durrheim，小笠原宏，南アフリカ金鉱山半制御地震発生実験国際共同研究グループ
  • 学会等名: 地球惑星連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉）
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] Coseismic and aseismic response of the rock mass surrounding deep level mining operations (2016)
  • 著者名/発表者名: Alexander Milev, Raymond Durrheim, Makoto Naoi, Yasuo Yabe, Hiroshi Ogasawara, and Masao Nakatani
  • 学会等名: European Geosciences Union
  • 発表場所: Vienna (Austria)
  • 年月日: 2016-04-16
  • 国際学会
• [学会発表] 南アフリカ金鉱山地表下１ｋｍにおける薄板状鉱脈の採掘で誘発されるアコースティック・エミッションの観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 直井誠，中谷正生，森谷裕一，Thabang Kgarume，村上理，大槻憲四郎，Joachim Philip，Thabang Masakale，Luiz Ribeiro，矢部康男，川方裕則，Anthony Ward，Raymond Durrheim，小笠原宏
  • 学会等名: 資源素材学会春季大会
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2016-03-28
• [学会発表] Cooke 4 金鉱山における微小破壊観測ーSATREPS Project５カ年まとめー (2016)
  • 著者名/発表者名: 直井誠，中谷正生，森谷祐一，南アフリカ金鉱山における半制御地震発生実験研究グループ
  • 学会等名: H27年度素過程研究集会
  • 発表場所: 東京大学地震研究所（東京）
  • 年月日: 2016-03-09
• [学会発表] 南アフリカ金鉱山で発生したMw2.2地震の前震活動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 矢部康男，中谷正生，直井誠，小笠原宏
  • 学会等名: 地震活動の時空間パターンH27研究集会
  • 発表場所: 東京大学地震研究所（東京）
  • 年月日: 2016-01-28
• [学会発表] 南アフリカCooke 4金鉱山地下1 kmで観察された-5.1 <= Mw <= -3.6の超微小Repeating earthquake (2016)
  • 著者名/発表者名: 直井誠，中谷正生，五十嵐俊博，南アフリカ半制御地震発生実験国際共同研究グループ
  • 学会等名: 地震活動の時空間パターンH27研究集会
  • 発表場所: 東京大学地震研究所（東京）
  • 年月日: 2016-01-28
• [学会発表] 南アフリカ金鉱山における半制御地震発生実験研究グループ，南アフリカ金鉱山地表下1kmで見つかった既存断層面上で発生する微小破壊活動（I） (2016)
  • 著者名/発表者名: 直井誠，中谷正生，森谷祐一
  • 学会等名: 第945回地震研究所談話会
  • 発表場所: 東京大学地震研究所（東京）
  • 年月日: 2016-01-22
• [学会発表] 南アフリカ金鉱山地表下1kmで見つかった既存断層面上で発生する微小破壊活動（II） (2016)
  • 著者名/発表者名: 直井誠，中谷正生，森谷祐一
  • 学会等名: 第945回地震研究所談話会
  • 発表場所: 東京大学地震研究所（東京）
  • 年月日: 2016-01-22
• [学会発表] Acoustic emission monitoring in Cooke 4 gold mine in South Africa -summary of the main findings of a 5-year SATREPS project; (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Naoi, M. Nakatani, H. Moriya, K. Otsuki, T. Kgarume, J. Philipp, O. Murakami, T. Masakale, L. Ribeiro, Y. Yabe, H. Kawakata, A. Ward, R. Durrheim, H. Ogasawara
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco (USA)
  • 年月日: 2015-12-18
  • 国際学会
• [学会発表] 薄板状鉱脈の採掘とともに規則的に形成する2次元状クラスタのb値と空間相関長の時間変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山形直毅，直井誠，石田毅，中谷正生，森谷祐一，村上理，Thabang Kgarume，Ray Durrheim，小笠原宏，南アフリカ金鉱山における半制御地震発生実験国際共同研究グループ
  • 学会等名: 資源・素材学会 第12回若手研究者・学生のための研究発表会
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都（京都）
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] Mw~0級鉱山誘発地震に先行するAE活動度の加速の有無の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 北代雅明，直井誠，石田毅，中谷正生，森谷祐一，Thabang Kgarume，村上理，小笠原宏，Ray Durrheim, 南アフリカ金鉱山における半制御地震発生実験国際共同研究グループ
  • 学会等名: 資源・素材学会 第12回若手研究者・学生のための研究発表会
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都（京都）
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] Acoustic Emissions delineating geological faults in the Cooke 4 (Ezulwini) mine, ICDP DSeis workshop (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Naoi
  • 学会等名: ICDP DSeis workshop
  • 発表場所: Potchefstroom (South Africa)
  • 年月日: 2015-11-01
  • 国際学会
• [学会発表] 南アフリカ大深度金鉱山での地震被害低減のための震源至近距離観測研究 -SATREPS 等 6 カ 年の活動のまとめ- (2015)
  • 著者名/発表者名: 小笠原宏，加藤春實，Gerhard Hofmann，矢部康男，Artur Cichowicz，堀内茂木，大久保慎人，中谷正生，直井誠，森谷祐一，村上理，佐藤隆司，川方裕則，吉光奈奈，Ray Durrheim，Anthony Ward，Alex Milev，山口照寛，中尾茂，伊藤高敏，Gerrie van Aswegen，SATREPS 研究グループ，ICDP計画準備グループ
  • 学会等名: 日本地震学会秋季大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸）
  • 年月日: 2015-10-27
• [学会発表] 南アフリカCooke 4金鉱山における微小破壊観測 -SATREPS計画５カ年のまとめ- (2015)
  • 著者名/発表者名: 直井誠，中谷正生，森谷祐一，大槻憲四郎，Thabang Kgarume，Joachim Philipp, 村上理，Thabang Masakale，Luiz Ribeiro, 矢部康男，川方裕則，Anthony Ward，Ray Durrheim, 小笠原宏
  • 学会等名: 日本地震学会秋季大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸）
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] 南アフリカ金鉱山地下1km の採掘空洞前方で観察された板状分布 を示す AE 活動のb値と空間相関長の時間変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山形直毅，直井誠，中谷正生，森谷祐一，大槻憲四郎，Thabang Kgarume，Joachim Philipp，村上理，Thabang Masakale，Luiz Ribeiro，矢部康男，川方裕則，Anthony Ward，石田毅，Ray Durrheim，小笠原宏
  • 学会等名: 日本地震学会秋季大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸）
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] 南アフリカCooke 4金鉱山1 km深における,Mw~0の地震に先行する時期に起こったAcoustic Emissionの活動度 (2015)
  • 著者名/発表者名: 北代雅明，直井誠，中谷正生，森谷祐一，大槻憲四郎，Thabang Kgarume，Joachim Philipp，村上理，Thabang Masakale，Luiz Ribeiro，矢部康男，川方裕則，Anthony Ward，石田毅，Ray Durrheim，小笠原宏
  • 学会等名: 日本地震学会秋季大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸）
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] Analysis of AEs delineating faults and implication for risk assessment in mines (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Naoi, M. Nakatani, K. Otsuki, O. Murakami, H. Moriya
  • 学会等名: SATREPS Seminar
  • 発表場所: Western Level (South Africa)
  • 年月日: 2015-06-05
  • 国際学会
• [学会発表] Evidence of post-seismic creep type deformations derived by tilt and acoustic emission monitoring of mining induced seismic events (2015)
  • 著者名/発表者名: Milev, A., P.E. Share, M. Naoi, R. Durrheim, Y. Yabe, H. Ogasawara, and M. Nakatani,
  • 学会等名: European Geosciences Union
  • 発表場所: Vienna (Austria)
  • 年月日: 2015-04-13
  • 国際学会
• [学会発表] 採掘空洞前方の岩盤中での大規模亀裂の形成を示唆する微小破壊の震源分布 (2015)
  • 著者名/発表者名: 直井誠，森谷祐一，中谷正生，村上理
  • 学会等名: 地震発生の素過程研究集会
  • 発表場所: 東京大学地震研究所
  • 年月日: 2015-02-23 – 2015-02-24
• [学会発表] 南アフリカ大深度金鉱山における微小破壊（AE）観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 直井誠
  • 学会等名: 第216回岩石力学部門委員会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2015-01-23