11:30 〜 11:45
[MGI31-04] 伊豆大島総合観測井における原位置地殻応力測定の再解析
キーワード：原位置地殻応力、水圧破砕法、孔井、伊豆大島、泥水誘起縦亀裂、ボアホールブレイクアウト
平成8年度から開始し9年度末にかけて，伊豆大島火山のカルデラ内（三原山の西1km，カルデラ西縁から約180m内側）に深さ1kmの総合観測井が掘削された．目的として，火山体の構造探査，火道周辺の熱的な相互作用，カルデラや火山体の構造と形成史などが挙げられた．そこでは孔井を活用して，各種観測や応力測定，コア採取，物理検層などが行われ，各種データに基づいて，山体地質構造，応力分布，物性分布などについて報告がなされてきた（渡辺，火山学会1998年度B21；中田他，火山学会1998年度B22；渡辺，合同大会1999年度Av-023；中田他，火山学会1999年度P44；小村他，火山学会2002年度P20; 小村，火山学会2023年度B3-09）．
本発表では孔井内で実施された水圧破砕法による原位置地殻応力測定に着目した．というのは，最近，従来の水圧破砕法に対して，改良が加えられ，地盤工学会基準｢水圧破砕法による初期地圧の測定方法(JGS 3761-2017)｣が策定されたことをうけ，当時の水圧破砕データに新基準を適用するためである．原位置地殻応力は，火山の割れ目噴火などの噴火様式に影響するものと考えられる，重要な物理パラメータであり，正確に地殻応力状態を把握することは，火山噴火予測，火山防災にとって重要である．
水圧破砕は，カッティングス観察，物理検層から，海底扇状地性のタービダイトを含む水中堆積物とみられる均質な地層構造となる，深度7 0 0～1 0 0 0 mの区間で5ヵ所で実施された．そのうち4ヵ所で有効な水圧破砕データが得られた．新しい基準では，水圧破砕における亀裂再開口圧の物理解釈が改められている．つまり，従来法では水圧破砕によって新たに形成された亀裂がいったん閉じた後，亀裂面は密着していると考えられていたところ，新基準では閉じた亀裂面は完全には密着しておらず，微小な凹凸（食違い）があって，再加圧後，亀裂に水が浸透して孔内水圧と同じだけ間隙水圧がかかっていると考える(Ito and Hayashi, 1994)．新基準に従って，報告されている水圧破砕データを適用したところ，最大水平圧縮主応力が最小水平圧縮主応力より小さくなるという矛盾した結果が示された．水圧破砕データの解釈に瑕疵があって，亀裂再開口圧，亀裂閉口圧の読み取りが不十分だった可能性がたかい．そこで，水圧破砕データの図面に立ち返って，図面をデジタル画像化し，時間-水圧時系列デジタルデータ値をもとめた．そして，再度，亀裂再開口圧，亀裂閉口圧を新基準に従って読み取ることを試みた．発表ではその結果を報告する．
一方で，主応力方位については，ボアホールテレビューア画像に，掘削時に孔壁に生じた縦亀裂（泥水圧により水圧破砕と同じ原理で生成した破砕亀裂，最大水平圧縮主応力方位を示す）とボアホールブレークアウト（孔壁に応力が集中し圧縮破壊で生じた溝状の凹地，最小水平圧縮主応力方位を示す）が数ヵ所で明瞭に認識され，最大水平圧縮主応力方位は，周辺の平均的な応力場とほぼ同じ北西―南東であることが確かめられた．
伊豆大島火山総合観測井の水圧破砕関連データの提供に関して，渡辺秀文氏（当時東大地震研），大湊隆雄氏（東大地震研），森田裕一氏（防災科研）各氏にお世話になりました．ここに記して感謝申し上げます．
本発表では孔井内で実施された水圧破砕法による原位置地殻応力測定に着目した．というのは，最近，従来の水圧破砕法に対して，改良が加えられ，地盤工学会基準｢水圧破砕法による初期地圧の測定方法(JGS 3761-2017)｣が策定されたことをうけ，当時の水圧破砕データに新基準を適用するためである．原位置地殻応力は，火山の割れ目噴火などの噴火様式に影響するものと考えられる，重要な物理パラメータであり，正確に地殻応力状態を把握することは，火山噴火予測，火山防災にとって重要である．
水圧破砕は，カッティングス観察，物理検層から，海底扇状地性のタービダイトを含む水中堆積物とみられる均質な地層構造となる，深度7 0 0～1 0 0 0 mの区間で5ヵ所で実施された．そのうち4ヵ所で有効な水圧破砕データが得られた．新しい基準では，水圧破砕における亀裂再開口圧の物理解釈が改められている．つまり，従来法では水圧破砕によって新たに形成された亀裂がいったん閉じた後，亀裂面は密着していると考えられていたところ，新基準では閉じた亀裂面は完全には密着しておらず，微小な凹凸（食違い）があって，再加圧後，亀裂に水が浸透して孔内水圧と同じだけ間隙水圧がかかっていると考える(Ito and Hayashi, 1994)．新基準に従って，報告されている水圧破砕データを適用したところ，最大水平圧縮主応力が最小水平圧縮主応力より小さくなるという矛盾した結果が示された．水圧破砕データの解釈に瑕疵があって，亀裂再開口圧，亀裂閉口圧の読み取りが不十分だった可能性がたかい．そこで，水圧破砕データの図面に立ち返って，図面をデジタル画像化し，時間-水圧時系列デジタルデータ値をもとめた．そして，再度，亀裂再開口圧，亀裂閉口圧を新基準に従って読み取ることを試みた．発表ではその結果を報告する．
一方で，主応力方位については，ボアホールテレビューア画像に，掘削時に孔壁に生じた縦亀裂（泥水圧により水圧破砕と同じ原理で生成した破砕亀裂，最大水平圧縮主応力方位を示す）とボアホールブレークアウト（孔壁に応力が集中し圧縮破壊で生じた溝状の凹地，最小水平圧縮主応力方位を示す）が数ヵ所で明瞭に認識され，最大水平圧縮主応力方位は，周辺の平均的な応力場とほぼ同じ北西―南東であることが確かめられた．
伊豆大島火山総合観測井の水圧破砕関連データの提供に関して，渡辺秀文氏（当時東大地震研），大湊隆雄氏（東大地震研），森田裕一氏（防災科研）各氏にお世話になりました．ここに記して感謝申し上げます．