[S-CG56] 変動帯ダイナミクス

[SCG56-P07] 亀裂性岩盤における剪断変位・垂直応力に対する浸透率と比抵抗の変化の関係

*瀧田 菜友¹、柴田 智郎²、澤山 和貴³ (1.京都大学大学院理学研究科、2.福岡大学理学部、3.京都大学大学院理学研究科附属地球熱学研究施設)

キーワード：亀裂、浸透率、熱水系、断層

1. 背景・目的
地殻流体は地熱資源の形成や水蒸気噴火に関連する火山の熱水系や、地震現象との関連が深い。また、このような現象が発生する地熱・火山地域や地震断層帯では、亀裂が卓越して地殻流体の主要な流路となっているため、地下の熱・物質輸送を理解するためには、亀裂内の流体流動の特性を理解する必要がある。しかし、亀裂内の流体流動は複雑であり、亀裂の空隙体積とその分布、連結度などの詳細な形状を理解しなければならないが、地表からその形状を把握する手法は未だ確立されていない。
地熱・火山活動や地震に伴って応力変化に起因する電気比抵抗の変化が観測されている。地殻応力の変化は亀裂の開口状態を変化させるため、同時に地下の流体流動の特性も変化していると考えられる。このため、応力変化に伴う流体流動特性の変化の関係が明らかに慣れば観測される比抵抗の変化から地下の流体流動特性の変化を予測できる可能性がある。そこで、本研究では天然亀裂を再現した数値亀裂に剪断変位や垂直応力を与え、流体と電流の流動の類似性を活用したモデルであるランダムレジスターネットワークを使用して、その時の浸透率と比抵抗の関係を調べた。
2. 手法　　
数値亀裂の作成 数値亀裂は、天然亀裂資料のフラクタル性をもとに非正数ブラウン運動(Matsuki et al., 2006)で作成した。ここで、表面粗さsを3段階(0.1, 0.2, 0.3 mm)、フラクタル次元Dを3段階(2.0, 2.2, 2.4)、亀裂サイズLを3段階(24 mm, 48 mm, 96 mm 四方)にそれぞれ変化させて特性の異なる数値亀裂データセットを多数準備した。
これらの数値亀裂に対してせん断変位や垂直応力を与えた時の流体流動特性の変化と比抵抗の変化をランダムレジスターネットワーク(Kirkby, 2016)により求めた。