太陽地球システム・エネルギー学講座

Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences

Geomaterial and Energy

地球物質・エネルギー学分野

地圏環境の理解と利用

助教

助教

平野 伸夫

岡本 敦

Assistant Professor

Assistant Professor

Nobuo Hirano
教授

Atsushi Okamoto

土屋 範芳

Professor

Geoscience and Technology

Noriyoshi Tsuchiya

ア・バンドン郊外にあるWayang-Windu地熱地帯における調査もJAPEX寄附講座の学生と共におこなっている。また、昨年度11月から2月まで土屋教授が参加した第51次南極地域観測隊にResearch activities of our laboratory are aimed to lithosphere and Earth systems for understanding of environmental
changes by integrated approach that geological, geochemical, geophysical based laboratory experiments and fieldworks. Ourlaboratory is conducting development of original apparatus and research techniques for the new exploration and/or resolutionof Earth scientific and environmental problems.
The main researches of our laboratory are Water-Rock Interaction, Geochemical characterization of supercritical geofluid,
Fracture network system in the Earth’s crust related geofluid flow, Mass transport phenomena of heavy metals from lithosphereto soil and river, Georeactors and Hydrothermal reactions for energy production and material processing (ex. generation ofhydrogen and conversion of carbon dioxide), and GIS based Geosphere information system for evaluation of soil pollution.

おいて、セールロンダーネ山地から採取した岩石試料についても、その分析をおこない、それらの結果が公表されつつある。

参加国際学会・会議
World Geothermal Congress 2010, Bali, Indonesia
fig5 Multi fracture permeability test. A: Test specimen ofpermeability test. B: Simulation result of permeability test.

主な研究テーマ

内実験とその結果を元にしたシミュレーションをおこなってい・岩石−水相互作用（化学的作用、力学的作用）（Discrete Fracture Network：個別き裂の集合体モデル）によ・超臨界地殻流体のキャラクタリゼーション

る流体流動シミュレーションシステムの設計・開発がほぼ終了

・地圏環境における流体移動場と流体移動し、その結果からは複数のき裂が連結している場合、その内・地圏環境における物質移動・拡散・濃集（地圏環境インフォ部を流れる流体の流動はそれらのき裂全てを使用するのではなる。昨年度は個別の表面形状を持つき裂を用いたDFNモデル

く、流動に関与する主き裂が存在する可能性が示唆されていた。

マティクス）
fig3 In situ observation of quartz fracturing by low temperature fluid
contact. A: Before contact. B: After contact (0.1sec.).

レーションと同様の条件で実際の透水実験をおこない、実験結

社会的にも関心があると思われる河川水中の汚染物質類のントル物質-水相互作用についての室内実験を行い、地球内部おいても交差した2枚のき裂の一方のみ流量が大きくなる結果分布について、引き続き秋田県北に点在する鉱山地帯での河川への水を持ち込むための海洋底の加水反応（蛇紋岩化作用）のが得られ、シミュレーションがほぼ正しく動作している事が示

水中における汚染物質濃度変化の観測調査を行っている。今年メカニズムの検討を進めている。

された。また、このシミュレーションをフィールドスケールに・地圏物質と放射線の相互作用果とシミュレーションの整合性を評価した。その結果、実験にまた、今年度は我々がHDF（Hydraulic Derived Fracture：

地質情報、および室内実験結果を組み合わせ、計算による濃度

熱水誘起割れ）と呼んでいる現象についての実験をおこなっシミュレーションをおこなってきた。その結果、ある程度までた。具体的には、内部が直接観察可能なオートクレーブを用

これら岩石-流体の物理・化学反応、き裂内流動室内実験やは実測値を再現できる事が示されたが、満足できる結果を示す

い、350℃程度の高温・低圧状態におかれた石英片に200℃フィールドワークを総合的に解釈することで地震発生と地殻内シミュレーションにはまだ至っておらず、これをより発展させから300℃程度の水を接触させ実験をおこなった。その結果、部流体の関係や、二酸化炭素の地下隔離方法への応用など、岩る事が今後の課題である。また、この地域のような鉱山地帯の50℃から100℃程度の温度差の流体でも石英にき裂を生じさ石と流体の関わる様々な分野への応用が期待される。

河床に含まれる有価金属の回収方法についての検討を引き続きせる事が可能であった。これは、地殻内部における岩石の脆弱ジオリアクター・物質転換関連では、触媒を利用した水熱おこなっている。

化の一因、あるいは、人工的な熱水流路作製の一方法として発反応による二酸化炭素の還元反応や水素および炭化水素化合物展できる可能性がある。の生成についての検討を引き続きおこなっている。の痕跡と考えられる高度変成岩・付加体中に存在する鉱物脈にWater Rock Interaction 13, Guanajuato, Mexico(8/16-20)
International Mineralogical Association General Meeting,Hungary,Goldschmidt AGO, 2010 (8/23-28)
American Geophysical Union Fall Meeting, SanFrancisco (12/13-19)

地殻内部におけるき裂内流体移動については、引き続き室研究プロジェクト
地震発生の素過程研究（東京大学地震研究所）
地殻応力が及ぼすフラクチャーの流路特性に関する研究（民間）
休廃止鉱山廃水の環境評価（民間）対応させるため、き裂データの取得方法や作成方法、特にアッ度は、これらの実測値を基にGISで既に整備されている地形・地球内部の岩石と水の反応に関して、地下深部での流体移動

7th International Workshop on WATER DYNAMICS, 戦災復興記念館, 仙台 (7/15)

本年度はさらにこのシミュレーション結果について、シミュ・ジオリアクターのための反応プロセス設計・水熱反応および二酸化炭素の物質転換(4/25-30)

プスケーリングについて検討をおこなっている。

フィールドワークとして、引き続きモンゴルの変成帯の地質着目したフィールドワークを実施し、鉱物脈を形成している方調査を行い、ユーラシア大陸が成長する過程における変成・火解石などの析出物質、捕獲された流体包有物の分析、周囲の岩成作用について岩石学的研究を進めている。また、インドネシ

教

育環境学外実習（北海道・日高山脈）
博士論文・修士論文

別掲

D3・1名、M2・4名、M1・4名、4年生・2名、3年生・2名在籍
研究室ホームページ

受

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

賞

最首花恵（M2）
平成22年度地熱学会つくば大会

学生ベストポスター賞

相との関係について整理を行い、地殻内の流体移動・流体組成について明らかにした。さらには室内実験における石英鉱物脈の生成実験を行い、シリカ鉱物析出の反応速度、組織発達、析出に伴う透水率変化を明らかにした。また、海洋底におけるマ

fig1

018

Coexistence Activity Report 2010

fig2

fig4 HDF of quartz under the various temperature and pressure
condtions.

fig6

Field excursion of Hidaka, Hokkaido for BC3 students.

fig7 Fieldwork in Wayang-Windu geothermal field in Indonesia.
Rock sampling in jungle creek near the volcano.

Coexistence Activity Report 2010019