デジタル岩石で探る岩石の比抵抗を支配する特徴的空隙構造

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K20383
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0204:天文学、地球惑星科学およびその関連分野
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 鈴木 健士 京都大学, 理学研究科, 研究員 (20965123)
• 研究期間 (年度): 2022-08-31 – 2024-03-31
• キーワード: 岩石比抵抗 / 空隙率 / デジタル岩石 / 砂岩 / 有限要素法 / マイクロフォーカスX線CT / 空隙形状 / 岩石物理モデル

研究成果の概要

本研究では、デジタル化された岩石を用いた数値計算から、実験では直接観測できない微細空隙構造を流れる電流を可視化し、その比抵抗と空隙構造の関係を調べた。その結果、空隙率の低下に対して比抵抗とその異方性は増加し、電流分布から計算される電流経路の屈曲度(最短経路に対する実際の経路の比の二乗)も増加する、という結果を得た。これら一連の結果は、空隙率が低いほど空隙の連結が妨げられ、電流経路の屈曲度も高まり、その結果として、高い比抵抗と異方性が生じるということを示唆している。

自由記述の分野

固体地球惑星物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

物理探査等で推定される地下の比抵抗から水の量を推定するには、含水岩石の比抵抗と空隙率・含水率の関係式が必要であり、その式の中で仮定される空隙構造が実際の岩石内部の空隙構造を再現できているかはこれまで不明であった。これに対し本研究は、実験では直接観測できない微細空隙構造中を流れる電流を可視化し、そこから岩石比抵抗を支配する空隙構造・物理を明らかにできる可能性を示した。本研究が発展し、岩石の比抵抗、空隙率、含水率の関係の最適化が進めば、地中の水の量の推定の精緻化も期待され、地中の水と地球物理学的現象(火山・地震活動など)の理解の深化へとつながる可能性がある。