資源戦略学講座

Resources Strategies

地圏環境計測・分析学分野 Geo-environmental Measurement and Analysis

Measurement, observation and equipment development forunderstanding of various geosphere information

先進社会環境学専攻

地圏環境の正確な観察・計測・分析と記録、またそのための装置・技術・方法の開発

助教 平野 伸夫
Assistant Professor

Nobuo Hirano

熱水 - 岩石相互作用、地球内部の水熱条件下での岩石状態の把握、石英や長石など鉱物の自然および人工熱発光（NTL 、ATL）計測､ 酸性
温泉排水と金属アルミニウムを用いた水素の発生技術等である。
主に地熱および温泉資源の開発と有効活用を目的としたものであり、これらの研究成果を最終的には社会に還元したいと考えている。また、オートクレーブを用いる熱水反応実験や測定方法、様々な鉱物の熱発光測定などについて、可能性の検討やアイデアなどの提供もおこなうことが可能である。

雪中 M T 観測のための予備調査
MT（Magneto-Telluric）探査は地熱開発における物理探査方法の一つであるが、地球の微弱な地磁気や地電流を観測する必要があるため、人工的なこれらのノイズを避けて観測する必要がある。この制限に加えて、地熱開発地域は都市部から離れた場所にThis laboratory is dedicated to acquiring a diverse range of information about the geosphere, focusing on the development of necessary methods and equipment.
Our major areas of study include water–rock interactions, exploring rock conditions within the Earth’s interior under high-temperature and -pressurehydrothermal environments, and measuring natural and artificial thermoluminescence (NTL and ATL) using minerals like quartz, feldspar, calcite, and otherminerals. Additionally, we investigate hydrogen production techniques using acidic hot spring water and metallic aluminum. Our primary objective is todevelop and optimize the use of geothermal and hot spring resources, aiming for our findings to contribute to society. We also offer expertise in designing
experiments and measuring techniques involving autoclaves, as well as applying thermoluminescence to minerals.

あることが多いため、観測地点が必然的に山中となることが多い。
積雪のない地域であれば、樹勢が弱くなり観測地点へのアクセスが容易になる秋から冬にかけての探査が可能であるが、積雪の多い地方では夏季に探査せざるを得ず、観測地点の確保が困難となる。このため、冬の積雪期に雪中での MT 観測が可能であれば、このような問題が解決できると考えており、雪中での MT 観測手法の検討や基礎的な観測データの収集をおこなっている。

鉱物の熱発光を用いた地熱兆候探査
鉱物内には自然放射線を起源とするエネルギーが蓄積され、鉱物を加熱することにより解放され、それまでのエネルギー蓄積量が発光強度として観察される（鉱物熱発光、TL）。これは、過去に一度加熱された鉱物では熱発光量が小さくなることを意味しているため、地熱環境にあった鉱物は相対的に発光量が小さくなっていると推測される事を利用した地熱兆候探査方法の開発を進めてきた。この方法で使用する鉱物としては主として石英であったが、昨年度までに長石についてもさらに適用できることを報告した。本年度はさらに別の鉱物として方解石も十分な熱発光を観察できることを見いだし、探査に使用できる鉱物として十分に期待できることが判明した。これによって、鉱物熱発光による地熱兆候探査を適用できる地域をさらに拡大できることが期待される。

Preliminary geothermal exploration
using thermoluminescence
Energy from natural radiation is stored in mineral crystals and released
when the minerals are heated. The stored energy is observed asluminescence intensity, known as mineral thermoluminescence (TL).
This indicates that minerals heated in the past exhibit lower
thermoluminescence intensity. Based on this, we have developed amethod to detect geothermal signatures, assuming that minerals exposedto geothermal environments demonstrate relatively low luminescenceintensity. Though this method has been primarily applied to quartz, wereported last year its applicability to feldspar as well. This year, wediscovered that calcite also exhibits significant thermoluminescence,
making it a promising candidate for thermoluminescence-based
geothermal exploration. This finding is expected to broaden the scope ofgeothermal signature detection using mineral thermoluminescence.

地熱開発有望地決定補助のためのアプリケーションの開発
地熱発電の候補地の選定は、断層分布データ、熱源（火山や温泉など）の位置、様々な地球化学データ、重力異常や比抵抗構造解析などの物理探査データなどを、エンジニアや研究者が総合的に評価して決定されることが多い。さらに、この評価の精度については評価者の主観や経験などに大きく依存していると言える。そこで、候補地域内のそれらのデータを GIS システム上に集約したのちにデータ評価用グリッドで分割し、このグリッド内に存在するそれぞれのデータについて、それまでの評価経験をもとに作成した一定の基準で点数化し、グリッドに対する評価点を計算するためのプラグインソフトウェアを開発した。このツールの目的は、調査エリア内の開発候補地を評価点の合計で半自動的に絞り込み、最終的な人間の判断の補助をおこなうことであり、最終的な判断はこのツールの使用者が下すことになることを留意する必要がある。また、今回の開発は地熱開発の補助が目的であったが、使用目的にあった適切なデータ、例えば崖の傾斜の度合いの分布、粘土質岩相の分布、植生密度の分布などを使用すれば、地滑りが起こりやすい地域を特定するような用途にも応用することができる。このように、処理するデー

Preliminary survey for Magneto-Telluric
observation in winter season
The Magneto-Telluric (MT) survey is a key geophysical prospecting
method in geothermal development. However, because it is necessary toobserve the earth’s weak geomagnetic field and geoelectric current, it isnecessary to avoid artificial noise from these sources. Additionally,geothermal development areas are often far from urban centers,
frequently necessitating the placement of observation points inmountainous regions. In areas without snow cover, conducting surveys
in the fall and winter, when foliage is less dense and sites are moreaccessible, is feasible. However, in regions with heavy snowfall, surveys
must be conducted in the summer, complicating site access.
Consequently, developing a method for MT observation in snowy
conditions during the winter could resolve this issue.

Development of an application to assist
in determining promising geothermal
development areas

Department of Environmental Studies for Advanced Society

本研究室では、地圏の様々な情報の理解に焦点を当てており、そのために必要な手法や装置の開発をおこなっている。主なターゲットは、

The selection of geothermal power generation sites typically involves acomprehensive evaluation by engineers and researchers. This evaluationconsiders fault distribution, the location of heat sources (volcanoes, hotsprings, etc.), various geochemical data, and geophysical exploration
data, including gravity anomalies and resistivity structure analysis.
However, the accuracy of these evaluations heavily relies on theevaluator’s subjectivity and experience. To address this, we developed aGIS-based plug-in software program. This tool aggregates data in a
candidate area, divides it into grids for evaluation, and scores each data
point in these grids based on established standards derived fromprevious experiences. It then calculates evaluation scores for these grids.
The software’s primary function is to semi-automatically narrow down
potential development areas within the study area based on these scores,
aiding in the final human decision-making process. The final judgment
is still made by the tool’s user. Originally developed for geothermal
development support, this plug-in software is also capable of identifying
landslide-prone areas by leveraging relevant data, such as cliff slope,
clay lithology, and vegetation density. Consequently, its versatility
allows it to be adapted for various applications, depending on the data
sets chosen to align with the specific evaluation objectives.

タセットを適切なものに変更することで、他の用途にも利用することが可能な、汎用的なツールを開発できたと考えている。

Fig. 1 TL glow curves of quartz and calcite

Fig. 2 MT observation in winter season
Fig. 3 Overview of geothermal data evaluation system

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Coexistence Activity Report 2023

Coexistence Activity Report 2023

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