太陽地球システム・エネルギー学講座

Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences

地球物質・エネルギー学分野 Geomaterial and Energy

地圏環境における物質・システムの理解と有効利用

教授

Understanding and Utilization of materials and systems in Geosphere

土屋 範芳

Professor

Noriyoshi Tsuchiya

・東日本大震災による津波堆積物の環境評価
・岩石−水相互作用（化学的作用、力学的作用）

Associate Professor

Assistant Professor

ReseacherAtsushi Okamoto

渡邊 隆広

Noriaki Watanabe

Takahiro Watanabe

る Al や Na などの微量元素によって変化する事を明らかにした。 【教育】また、温度差のある熱水を岩石に接触させることによって岩石の環境学外実習（北海道・日高山脈）破壊を発生させる熱水誘起割れの実験を行い、その破壊条件、博士論文・修士論文

別掲メカニズムの解明を進めている。可視化セルを用いて、CO2 や現在の在籍学生：D3 1 名（モンゴル国費留学生）、D1 3塩が含まれる流体の臨界点の決定を進めている。さらに、これま名（1 名 インドネシア国費留学生）、M2 4 名、4 年生 2で進めてきた岩石亀裂中の流動シミュレーションについては、3名、3 年生 4 名、研究生 2 名（中国、スウェーデン）在籍

次元チャネリングフロー、実験室からフィールド規模へのアップス
ケーリング、2 相流のシミュレーションへと研究を展開している。

【海外研修】

石橋拓也（D1)【参加国際学会・会議】

ペンシルベニア州立大学石油開発学部

5.10-8.8（2011）
最首花恵（D1） オレゴン大学 1.16-3.15（2012）

Water Dynamics, Sendai（3/8-10）
17th Japan Formation Evaluation Symposium , Makuhari【特筆すべき業績】

蛍光 X 線分析装置により行うとともに、水溶出試験を行った。

（9/29,30)

この試料採取・分析には、研究室メンバーの他に、基礎ゼミのGeothermal Resources Council 2011, San Diego, USA一環として十数名の様々な学部の1 年生の学生も参加した。

（10/24）に隔離された流体中の有機物および微生物の非汚染検出に関American Geophysics Union, San Francisco, USAする実験的検討」（中島康隆、平野伸夫、須藤孝一、岡本（12/5-10）

敦、井上千弘、土屋範芳）が日本地熱学会の研究奨励賞を受

調査の結果、ヒ素は全調査地の30%以上の地点が環境基準・超臨界地殻流体のキャラクタリゼーション（10μg/kg）越えか、ぎりぎりの値を示していることが明らかとなっ・地圏環境における流体移動場と流体移動た。 特に基準値越えが多い地点は、含金石英脈金鉱山の密・地圏環境における物質移動・拡散・濃集（地圏環境インフォ

集地域やグリーンタフ地域の鉱床を後背地にもつ地域に対応し中島康隆氏（土屋研修士平成 20 年度修了）の論文「岩石内賞しました。（日本地熱学会誌、第 32 巻（2010）、41-48.）【研究プロジェクトおよび主な外部獲得資金】

山本

地震発生の素過程研究（東京大学地震研究所）

ストポスター賞にした。また、北上山地の休廃止鉱山周辺の高いヒ素濃度は、JST 東日本大震災対応（津波堆積物調査）

石橋 拓也（D1）17th Japan Formation Evaluation Symposium,

・水熱反応および二酸化炭素の物質転換

地震によって決壊した鉱滓ダム由来と、過去に金鉱山から海底JOGMEC 石油研究（渡邊）Best Student Presentation Awards

・地圏物質と放射線の相互作用にたまった堆積物が津波によって打ち上げられたものの両方の科研費影響があることを明らかにした。さらに、多段階ろ過法によって究 A（渡邊）、挑戦的萌芽研究（土屋）、挑戦的萌芽研究（岡津波堆積物中の元素の化学形態を検討し、Fe と Al はコロイド本）、挑戦的萌芽研究（渡邊）、新学術公募研研究（岡本）、新粒子を形成し、Pb はそのコロイド粒子に吸着した形で存在して学術公募研究（渡邊）マティクス）
・ジオリアクターのための反応プロセス設計

東日本大震災による津波堆積物の地球化学的特徴と環境リスク
2011年 3月11日の M.9.0 の巨大地震によって三陸沿岸には大津波が押し寄せ、壊滅的な被害がもたらされた。海底から陸上にもたらされた津波堆積物の環境への影響が懸念ており、バックグラウンドの地質を大きく反映していることを明らか

壌中の重金属およびヒ素濃度についての系統的な研究を進れれば、過去に繰り返し起こっている大津波の浸水域を精密めており、地層・地形情報と共に GIS 情報として集約してきたに決定することが可能となり、今後の被災地において、新しい（地圏環境インフォマティクス）。本年度は、その震災前の土道路や街を建設する上での有益な情報となると期待される。

http://geo.kankyo.tohoku.ac.jp/gmel/

Fig. 1 Sampling of Tsunami Sediments

Fig. 2 Sampling of Tsunami Sediments

Fig. 3 XRF Analysis of Tsunami Sediments

地殻における岩石−水相互作用

被災地 137 点において行った。試料はおおむね5km おき、特震災以降、東北地方における再生可能エネルギーの1つとし徴的なところは2km おきに採取した。被災地域ではガレキ撤去て地熱が再注目されている。 当研究室では、地殻の熱水環境作業の重機による擾乱などが生じていたため、残存建屋内の浸における移動、反応、破壊現象の研究を進めている。 水熱反水箇所、建物の土台の中など、堆積物の保存状態がよいところ応実験により、地熱発電所の配管等に析出するシリカスケールを選択した。津波堆積物の主要成分および微量成分の分析をを再現し、シリカ鉱物の種類および析出速度が溶液中に含まれAct̲03太陽地球-四.indd 18-19

研究室ホームページ

さらに、津波堆積物と通常の海成層との間には特に Na やCa 含有量に大きな違いがあることを明らかにした。このよう

CoexistenceActivityReport2011

基盤研究 A（土屋）、若手研究 A（岡本）、若手研いることを明らかにした。このことからヒ素の移行が他の元素よりに津波堆積物の地球化学的な特徴による判別方法が確立さ試料採取は、青森県八戸市から福島県の相馬市までの津波学生ベも高い可能性が示唆される。

当研究室では、これまでに東北地方（とくに宮城県全域）の土波堆積物の採取を開始し、検討を進めた。

啓司（M2）平成 23 年度地熱学会指宿大会

いるのに対し、ヒ素は、最も移動性の高いイオンとして存在してされているが、その化学的特徴は未だによく分かっていない。

壌のバックグラウンドデータと比較しながら、震災直後から津

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研究員

渡邉 則昭

Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences

主な研究テーマ助教

岡本 敦

太陽地球システム・エネルギー学講座

The objectives of our research are to understand the physical and chemical properties of geomaterials (rocks/soils/geofluids), reactions between fluid and rock/soil, mass transport in the surfaces, subsurfaces and crustal environments.
After mega-earthquake and tsunami on March 11, 2011, we have collected and analyzed Tsunami sediments along theSanriku coast from Fukushima to Aomori to assess the risk of tsunami sediments. Based on the bulk compositions andwater leaching tests of the Tsunami sediments, we clarified the distributions, forms, and risks of heavy metals and As
in the Tsunami sediments. We also revealed that Tsunami sediments can be distinguished from ordinary marine
sediments by geochemical signatures, that is useful to determine the Tsunami area at the past events.
We developed our understanding of the kinetics of precipitation of silica and calcite, fluid flow in the fracture
systems, fracturing under hydrothermal conditions, and material processing. These results provide fundamental
basis on further utilization of geothermal energy.

准教授

Fig. 4 Newspaper article on theresearch on the Tsunami sediments

Fig. 5 The As amount of Tsuanmi
sediments leaching into water. Red marks
indicate the locations with higher As
content than the regulation value.

アクティビティレポート2011

1912.3.21 4:55:34 PM