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

地圏環境の理解と利用
Geoscience and Technology教授

土屋 範芳

Professor

Noriyoshi Tsuchiya助教

助教

平野 伸夫

岡本 敦

Assistant Professor

Nobuo Hirano

Research activities of our laboratory are aimed to lithosphere and Earth systems for understandingof environmental changes by integrated approach that geological, geochemical, geophysical based experiments and fieldworks. Our laboratory is conducting development of original apparatus and research techniques for the new exploration and/or resolution of Earth scientific and environmental problems.
The main researches of our laboratory are Water-Rock Interaction, Geochemical characterization ofsupercritical geofluid, Fracture network system in the Earth’s crust related geofluid flow, Mass transportphenomena of heavy metals from lithosphere to soil and river, Georeactors and Hydrothermal reactions
for energy production and material processing (ex. generation of hydrogen and conversion of carbon dioxide), and GIS based Geosphere information system for evaluation of soil pollution.

主な研究テーマの推定をおこなってきた．本年度は流体について熱水から・岩石－水相互作用（化学的作用、力学的作用）

二酸化炭素あるいは二酸化炭素溶解水を主体とした実験・超臨界地殻流体のキャラクタリゼーションに移行しており，この結果は二酸化炭素地下貯留におけ・地圏環境における流体移動場と流体移動る貯留層岩石の化学変化に対して重要な知見を与えるも・地圏環境における物質移動・拡散・濃集のと期待される．

・地圏物質と放射線の相互作用

Assistant Professor

Atsushi Okamotofig.1 地圏環境インフォマティックス全国データ（GENIUS） fig.2 透水試験用試料作製風景
Scenery of sample preparing of flow experiment.
Geosphere Environmental InformaticUniversal System（GENIUS）

fig.3 3 次元透水シミュレーション GEOFLOW
3D flow simulation system – GEOFLOW.

fig.4 二酸化炭素の IR 吸収スペクトル測定結果の一例
Example of IR absorption spectrum of CO2 on various materials under high pressure condions.

fig.5 変成岩中に存在する鉱物脈の XGT イメージXGT elements image of mineral vein in metamorphic rock.

地殻内部におけるき裂内流体移動については，引き続・ジオリアクターのための反応プロセス設計

き室内実験とその結果を元にしたシミュレーションをおこ・水熱反応および二酸化炭素の物質転換なっている．本年度は当研究室で最大となるき裂面（15×・地圏環境インフォマティクスの開発25cm）をもつ岩石き裂についての透水実験をおこない，現在までに得られている実験結果とあわせてより詳細な検まず，環境関連の話題として，非人為的汚染土壌（政討をおこなった．さらに、より広範囲な地下水流動のモデ

令で定められた環境基準値を自然状態で超過している土ルとしてDFNモデル（Discrete Fracture Network：個別き壌 ）の情報を地層・地形情報と共に一元的に集約し，また，裂の集合体モデル）を使用した流体流動シミュレーション

民間レベルで活用するために2005年度から進めてきた産システムを設計・開発し，その評価をおこなっている．

官学連携プログラム「地圏環境インフォマティクスのシステ

また、地下深部での流体移動の痕跡と考えられる高度ム開発とその全国展開 」では，ほぼ全国の情報について変成岩中に存在する鉱物脈に着目したフィールドワークをGIS（地理情報システム）上へのデータベース化が完了し，実施し、脈を形成している方解石などの析出物質と周囲のDVD-ROMとして関係各所に無償提供（使用の許諾は必岩相との関係について整理をおこなった．さらにフィール

要 ）できる体制が整った．また，土壌情報の整理が一応

ド観察結果をもとにした鉱物脈生成の室内実験についての終了に至ったことから，このような土壌が今現在の地も実施し，加えて温泉地域に見られるような地下浅部におジオリアクター・物質転換関連では、触媒を利用した水域環境に及ぼしている影響について，秋田県北を中心としける炭酸塩シンターの形成過程についても引き続き検討を

熱反応による二酸化炭素の還元反応や水素および炭化水・宮城県土壌調査（宮城県）た河川水をモデルケースとし，河川水中における自然由来おこなっている．の汚染物質濃度の季節変動などについての調査を引き続きおこなっている．

1

これらの室内実験とフィールドワークを総合して解釈することにより，流体中の二酸化炭素の岩石化による固定

fig.6 流通式実験装置における石英析出の様子
Quartz deposition by hydrothermal experiment using
flow-through type autoclave.

fig.7 奥奥八九郎温泉でのサンプリング風景
Water sampling and chemical value measurement in
Okuoku-Hachikuro hot spring（Kosaka-cho, Akita）．

備促進・資金管理センター受託研究）

素化合物の生成についての検討を引き続きおこなっている．

・鉱工業廃水処理レベルの適正化に関する研究【参加国際学会・会議 】（日本鉱業振興会）

・Geothermal Resources Council Annual Meeting,【教育 】

Reno, NV, USA（10/3-10/9）

環境学外実習（北海道・日高山脈）

地球内部の岩石と水の反応に関しては，地殻内部流体メカニズム．さらには二酸化炭素の地下隔離方法への応と岩石との反応を極局所領域でその場観察をおこなうた用が期待される．また，これら岩石-水反応、き裂内流動・Goldschmidt Conference, Vancouver, CA（July 2008）

博士論文・修士論文 別掲

め、独自に考案した熱水の赤外吸収およびラマン散乱測室内実験やフィールドワークを総合的に解釈することで地【研究プロジェクト】

D1 1名、M2 4 名、M1 3 名、４年生 4 名、３年生 3名在籍

定システムを使用し、超臨界環境での固体上の薄膜水の震発生と地殻内部流体の関係についての新たな知見を得

・地震発生の素過程研究（東京大学地震研究所）

スペクトル測定から固体-熱水界面における水分子の挙動られると考えられる．

Coexistence Activity Report 2008

・放射性廃棄物重要基礎技術研究調査（原子力環境整研究室ホームページ

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

アクティビティレポート 20081