資源戦略学講座

Resources Strategies

地球物質・エネルギー学分野

Geomaterial and Energy

Understanding of geosystems and geomaterials and their effective uses

教授 土屋 範芳

准教授 岡本 敦

助教 宇野 正起助手 山岸 裕幸

研究員 山崎 慎一

Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Research Associate

Researcher

Noriyoshi Tsuchiya

Atsushi Okamoto

Masaoki Uno

Hiroyuki Yamagishi

Shinichi yamasaki

日本学術振興会特別日本学術振興会特別研究員 東野 文子

研究員 永冶 方敬

JSPS Research Fellowshipfor Young Scientist

JSPS Research Fellowshipfor Young Scientist

Researcher

本年度よりエルサルバドルとの国際共同プロジェクト (SATREPS) がスタートし、現地の大学と協力して、熱発光などによる地熱探査、地質調査、講義を行い、また日本において研修生を受け入れ、地熱スクールを実施した。超臨界地熱資源の描像の理解を目的として、新たな実験装置を開発して、玄武岩 – 超臨界水反応実験、塩水の拡散実験、地殻流体の分光学的研究を進めている。また、熱応力や化学反応による体積変化に起因する地殻岩石の破壊のメカニズムについての実験、数値モデリングを進めている。変成岩の野外調査及び岩石学的研究では、鉱物脈形成に伴う微量元素プロファイルから地殻の浸透率を推定し、また流体によって岩石にマイクロポアが形成される様子を明らかにした。また、高次元地球化学データに対して統計学、機械学習を用いた解析アプローチを発展させることにより、津波堆積物の識別、休廃止鉱山周辺の重金属の移動経路の特定などに取り組んでいる。
This year, we began an international collaboration with El Salvador, the Science and Technology Research Partnership for Sustainable Development. In
cooperation with local universities, we conducted lectures and carried out geothermal explorations using thermoluminescence and geological surveys. We
also organized a geothermal school for students from El Salvador. To better understand the characteristics of supercritical geothermal resources, wedeveloped new experimental apparatus and conducted laboratory experiments on topics such as the supercritical water - basalt reactions and chloride-ion
diffusion through rocks, as well as a spectroscopic study of crustal fluid around the critical point. In addition, we conducted experiments and creatednumerical models for the mechanisms by which crustal rock fractures (due to thermal stress) and changes in volume (due to chemical reactions). Based onfield investigations and petrological studies of metamorphic rocks, we estimated the crustal permeability using the trace-element profile associated withmineral veins. We also clarified how micropores are formed through fluid inflow. In addition, we developed statistical and machine-learning approaches
for analyzing high-dimensional geochemical data to aid in identifying tsunami sediments and in determining the routes by which heavy metals dispersearound abandoned mines.

・ European Geosciences Union, General Assembly, April 8-13, Vienna,Austria・ Grand RENEWABLE ENERGY 2018, June 17-22, Yokohama
・ ISME XV-Kyoto, November 26-27, Kyoto
・Fall meeting of American Geophysics Union, Dec 10-14, Washington, USA・ Geothermal Resources Council, October 14-17, Reno, USA

研究プロジェクト・主な外部獲得資金◯

Research topics

超臨界地熱システムのナチュラルアナログ研究（仙岩地域、白沢カルデラ、金華山）と熱発光による地熱探査法の開発◯

延性地殻岩石のにおける減圧破砕と水圧破砕に関する実験的研究◯

地殻及びマントルの岩石－水相互作用と変成・変質作用（モンゴル、南極セルロンダーネ山地、オマーン掘削）◯

超臨界流体 – 岩石相互作用、人工鉱床に関する水熱反応実験◯

地殻流体の分光実験と分子動力学シミュレーション◯

反応に起因する岩石破壊に関する実験及びモデリング◯

廃アルミニウムと温泉水を用いた水素発電システムの開発◯

機械学習と統計学的アプローチによる高次元地球化学データ解析参加国際学会

基盤研究（B）（岡本）、挑戦的研究（萌芽）（岡本）
若手研究（B）（宇野）、新学術領域公募研究（宇野）[ その他 ]SATREPS「地球規模課題対応国際科学技術協力プログラム」（土屋）、
NEDO「超臨界地熱発電技術研究開発」プロジェクト（土屋、岡本）

教育・メディア報道など
・温泉水から水素 低温でも―東北大院教授 玉川温泉で実験―

・ 15th International symposium on Water Dynamics, March 13-15,
Sendai (Organized)

Fig.1 Final meeting of the geothermal school ofSATREPS at Sendai (November).

12 Coexistence Activity Report 2018

[Others]
JST-JICA Science and Technology Research Partnership for Sustainable
Development (Tsuchiya), NEDO Research and Development of Supercritical
Geothermal Power-Generation Technology (Tsuchiya, Okamoto)Media coverage and educational presentations

研究室の在学生

Lab members

博士課程

Doctoral level: 5 D3 students (including 2 Mongolians and 1 Salvadoran), 4D2 students (including 2 Indonesians and 1 Russian), 1 D1 student (who isIndonesian), and 2 SD students
Master’s level: 4 M2 students (including 1 Indonesian) and 7 M1 students
Undergraduate level: 4 B4 students and 6 B3 students (including 1 Indonesian)
Lab homepage: http://geo.kankyo.tohoku.ac.jp/gmel/

International conference participation

修士課程

Fig.3 Core description of the Oman Drilling projecton the Drilling ship “Chikyu”. (July)[MEXT/JSPS KAKENHI]
Grant-in-Aid for Scientific Research (B; Okamoto), Grant-in-Aid for
Challenging Research (Okamoto); Grant-in-Aid for Young Scientists (B;Uno), Grant-in-Aid for Scientific Research in an Innovative Area (B; Uno),

・環境学外実習 宮城県栗駒高原 細倉鉱山ほか 9 月

活用なるか― 秋田さきがけ 2018.5.26
・「南極の暮らしを通じて環境を考える」―土屋範芳教授のサロン講座 ―Fig.2 Field survey and rock sampling of thegeothermal areas in El Salvador (August).

・European Geosciences Union General Assembly, April 8-13, Vienna,Austria
・Grand Renewable Energy 2018, June 17-22, Yokohama, Japan・ISME XV, November 26-27, Kyoto, Japan・American Geophysics Union Fall Meeting, December 10-14, Washington,
USA・Geothermal Resources Council, October 14-17, Reno, USA・Newspaper article, Asahi Shinbun, May 25, Year /・Newspaper article,
Akita Sakigake, May 26, Year /・Salon lecture, “Thinking about theEnvironment through Life in Antarctica”, The Graduate School ofEnvironmental Studies, July 28, Year (Tsuchiya) /・NHK broadcast,“Science Zero #6: Supercritical Power Generation”, August 5, Year /・Environmental-practice lectures for undergraduate students (coveringKurihara Plateau, Hosokura Mine, etc.), September Year・玉川温泉から水素生成―仙北市と東北大大学院 研究 次世代エネ・Natural-analogue studies on supercritical geothermal reservoirs and thedevelopment of thermoluminescence-based geothermal exploration methods/・Experimental studies on the use of hydrofracturing and decompression
fracturing on ductile rocks /・Studies on the water-rock interaction and on thealteration and metamorphism of the crust and mantle (samples from
Mongolia, Antarctica, and Oman) /・Spectroscopic experiments and themolecular dynamics simulations on behavior of crustal fluids /・Experiments
and modeling of reaction-induced rock fracturing /・The development of ahydrogen power-generation system using waste aluminum and hot springwater /・Statistical and machine-learning approaches for high-dimensional
geochemical data analyses

・15th International Symposium on Water Dynamics, March 13-15,
Sendai, Japan (organizer)

Takayoshi Nagaya

Research projects and major external funding[ 科研費補助金 ]朝日新聞 2018.5.25

主な研究テーマ

Researcher

環境科学研究科本館 大講義室 2018.7.28
・NHK サイエンス ZERO「カガクの “ 力 ”#6 超臨界発電」2018.8.5

D3：5 名（モンゴル人２名、エルサルバドル人１名）

D2：4 名（インドネシア人２名、ロシア人１名）
D1：1 名（インドネシア人 1 名）、社会人：2 名
学部生

M2：4 名（インドネシア人 1 名）、M1：7 名

B4：4 名、B3：6 名（インドネシア人 1 名）研究室ホームページ

Department of Environmental Studies for Advanced Society

Fumiko Higashino

先進社会環境学専攻

地圏システムと構成物質の理解とその有効利用

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

Fig.4 Garnet produced in the experiment on
supercritical fluid – basalt interaction.

Fig.5 Critical opalescence of seawater observedby the high P-T visible autoclave.

Fig.6 Field excursion of 14th International
symposium on Water Dynamics (March, Nagatoro)

Coexistence Activity Report 201813