日本鉱物科学会年会講演要旨集
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日本鉱物科学会 2009年年会
選択された号の論文の235件中1~19を表示しています
S1:岩石─水相互作用
  • 鹿園 直建
    S1-01
    公開日: 2010/04/06
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    地下水中の主要成分(Si, Al, Na, K, Ca, Mg, Feなど)濃度は、地下水と反応する岩石(鉱物)の種類、水-岩石反応の進行度、鉱物の溶解速度、沈殿速度、反応比表面積、地下水の流速などによって決められる。岩石-水反応過程における水質の変化を解釈するために、地下水の化学分析を行い、この水質の場所による違いの解釈をいくつかのモデルに基づき行う。モデルとして、化学平衡論、マスバランス、反応速度論、反応速度-流動モデルを扱った。これらのモデルに基づき、玄武岩地域(富士山地域)、花崗岩地域(筑波山地域)での標高の違いによる地下水水質変化の解釈を行う。また、反応速度-流動モデルに基づき地下水滞留時間の推定を試みる。モデル計算値が分析値から外れる原因として人為的汚染が考えられるので、この人為的汚染の地下水水質に対する影響についても考える。
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  • 太田 岳洋, 服部 修一, 菊地 良弘
    S1-02
    公開日: 2010/04/06
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     土木工事で発生する掘削ずりからの重金属類等の溶出が問題となる事例が近年報告され,東北新幹線八甲田トンネルでも掘削ずりからのこれらの溶出が懸念された.このため,当トンネルでは岩石の溶出特性評価により掘削ずりを分別し,酸性水等が溶出しうるずりは「管理型土捨場」に処分した.この「管理型土捨場」からの浸出水について,水質のモニタリングを行った.処分場内の掘削ずりの岩石学的特徴と浸出水水質から処分場内部で生じた岩石-水相互作用について検討した結果,浸出水の主要イオンモル濃度の比は黄鉄鉱と斜長石の溶解により説明できることがわかった.一方,ずり中では主に黄鉄鉱の不純物として含まれると推定される重金属類等が黄鉄鉱の溶解が推定されるにもかかわらず浸出水中では非常に低濃度であることから,これらのずり処分場内部における岩石への吸着が考えられる.また,これらの検討結果をPHREEQCによるマスバランス計算で検証した.
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  • 岡崎 健治, 田本 修一, 伊東 佳彦, 加藤 孝幸, 飯田 友章
    S1-03
    公開日: 2010/04/06
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    本研究では、トンネル地質調査のボーリングコアを試料として、岩石コアの観察と区分、重金属類の分析(公定法によるヒ素の含有量・溶出試験)及びXRDを行い、溶出水のpHと沸石類の量比に応じた溶出特性を検討した。検討の結果、1)ヒ素の含有量と溶出量に相関性が認められたが、含有量に比し溶出量が多いタイプと、含有量が比較的多いが溶出量は土壌溶出量基準値を超えないタイプを確認した。2)溶出水のpHは、8-10程度とアルカリ性で、含有量が少なく溶出量が高いタイプと、7-9と中-アルカリ性で含有量が少なく溶出量が高いタイプを確認した。3)XRDによる沸石類の回折強度とヒ素の溶出量には負の相関が認められた。また、沸石類の含有が多くpHが8以上の場合に溶出量は低く、沸石類の含有がないか少なくpHが8未満の場合に溶出量が高いことを確認した。
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  • 藤本 光一郎, 堀家 珠紀, 中田 正隆
    S1-04
    公開日: 2010/04/06
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    本研究では,蒸着法や還元法で金の微粒子を作成し,分光測色計による測色やフィールドエミッション走査電子顕微鏡による観察を行った.また,天然の金鉱石試料との比較を行った.いずれの場合も金は数十~数百nmのサイズの微粒子あるいはその集合体であった. 粒径と色には関係があり,紫は10-15nmの球状,青は10-20nmの球状,灰色になると粒径が120-360nmと大きくなって凹凸のある金平糖状の形状を呈する.茶色になると形状は変わらないが粒径が大きくなり,平坦な面が形成されると金色を呈するようになる.一方,鹿児島県菱刈鉱山および赤石鉱山の高品位金鉱石の試料では,粒径は100-400nmと実験で作成したものと大きく変わらなかった.菱刈鉱山については形状が球状に加えて棒状に伸びた粒子が観察された.
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  • 千眼 喜照, 西村 光史, 大沢 信二, 平島 崇男
    S1-05
    公開日: 2010/04/06
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    Marschall et al. (2006) は構成鉱物の化学組成とモード組成から、緑色片岩、藍閃片岩、エクロジャイト中のLi, B量を試算した。これらのデータから、スラブから脱水する流体中のLi/B比は変成度の増加とともに上昇することが判った。このデータは「Li/B比は深部流体の発生深度の指標」となる可能性を示唆する。このことを検証するために、三波川変成帯の地下20~60kmで変成した母岩と互層する石英脈から、クラッシュリーチング法により深部流体を抽出し、ICP-MS分析を行った。さらに、マイクロサーモメトリーとラマン分光法により流体包有物のキャラクタリゼーションを行った。抽出流体は複数の時期にトラップされた流体包有物の混合物であるにもかかわらず、母岩の変成度の上昇に伴ってLi/B比は、0.020(地下20km)~0.271(地下60km)と変化し、形成深度と正相関することが判った。
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  • 川本 竜彦, 三部 賢治, 小野 重明
    S1-06
    公開日: 2010/04/06
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    スラブの沈み込みにともない地球内部に運ばれる炭酸ガスの多くは堆積岩に含まれていると考えられる。本研究では堆積岩と、水と炭酸ガスからなる流体との間の混和・不混和現象を観察し、堆積岩質マグマと流体の臨界終端点に与える炭酸ガスの影響を理解することを目指した。これまでの実験により、本実験で使用した組成をもつ堆積物と水との間の、臨界終端点は2.6GPaと推定している。今回の実験の結果、堆積物組成のマグマと炭酸ガスを含む水にとむ流体との臨界終端点は2.2GPaであると推定する。これは炭酸ガスが入っていない同じ系のそれより1割以上低い圧力である。これまでSiO22-H2O-CO2系でメルトと流体の間の臨界終端点が発表されている(Boettcher, 1984 Am Mineral) が、それによると炭酸ガスが入ると臨界終端点は高圧側に移動する。私たちの堆積岩組成での実験結果はこれと反対の結果である。
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  • 中田 英二, 末永 弘
    S1-07
    公開日: 2010/04/06
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    CO2が地下水に溶解すると地下水のpHが低下する.われわれは長崎県池島炭鉱の海底下坑道において4本の採水孔と1本のCO2注入孔を設置し,CO2注入試験を実施した.試験では時間経過とともにpH, ORP, Fe2+, dD, dO, 一般水質とdCCO2の変化を求め,dCが顕著に変化することが明らかになった.
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  • 奥山 康子
    S1-08
    公開日: 2010/04/06
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    地球温暖化対策として研究開発が進むCO2地中貯留では、長時間経過後はCO2が炭酸塩鉱物に変換されて永久的に固定されると予測している。平衡論的地化学モデリングでは,Na-Al含水炭酸塩である「ドーソン石」が大量に生成する、すなわちCO2鉱物固定に重要との結果が導かれる。一方、圧入CO2の流動を加味した反応輸送論モデリングでは、ドーソン石はかなり異なる挙動をとる。現実的な岩石システムでのドーソン石の役割にはまだ未解明の部分が残されており、それらを明らかにするナチュラル・アナログ研究が必要である。
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  • 平野 伸夫, 石橋 琢也, 渡邊 則昭, 土屋 範芳
    S1-09
    公開日: 2010/04/06
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    岩石内に発達するき裂は岩石ー水反応の場であり同時に水の流動場でもあるため,岩石ー水反応ではき裂内流動状態も考慮する必要があると言える.このき裂内部流体流動を表現するためには平行平板き裂モデルが一般的に用いられているが,このモデルではき裂内部の間隙幅が場所によらず一定であり,表現される水の流れもき裂内部全域で一様である.しかし,天然き裂は複雑な形状を持つため,間隙幅は場所によって大きく異なっている.これは,き裂内部が流体流動に大きく関与する領域と関係のない領域に分かれる可能性を示唆しており,実際に間隙構造を考慮したモデルでは,ほとんどの流体がき裂の一部分を使用して流れている事がわかった.これはChanneling Flowと呼ばれ,この面積はき裂全体の面積に対して約10%程度であった.これが岩石と水との反応に主に寄与している面積(Flow Wetted Surface: FWS)だと言える.
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  • 竹村 貴人
    S1-10
    公開日: 2010/04/06
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    高レベル放射性廃棄物の地層処分や石油地下備蓄などを目的とした大深度地下空間の利用に関連して, 深部地質環境での岩石の健全性の評価が改めて問題となっている。深部地質環境下での岩石の健全性の低下は岩石のダメージが進展することで引き起こされる。例えば、地質学的な要因により引きおこされるダメージはテクトニックな広域応力や熱環境などの影響などが挙げられる。また、建設時の要因として、掘削に伴う空洞周辺領域の掘削影響領域(EDZ)で起こる応力の再配分などによりクラックが進展することが知られている。このようなダメージの進展は周辺岩盤の力学的な強度低下を引き起こすのみならず、流体の通り道である水みちとして機能する。  実際に露頭やボーリングコアから深部地質環境を把握しようとする時,得られる情報は限られている.その中でもクラックの持つ情報は深部地質環境下での力学的・水理学的な状態を直接的に評価できる数少ないデータの一つであり、現在および過去の深部地質環境に関する多くの情報を内包しているといえよう。このような地質情報、例えば、鉱物脈やクラックの密度や異方性などを積極的に数値シミュレーションに反映させるためには、地質情報をより一般的な例えばテンソル量などで表現することが必要であるといえる。本論では、クラックの幾何という視点から岩石・岩盤の力学・水理学的挙動に関する最近の研究成果をまとめる。
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  • 安原 英明, 木下 尚樹, 中島 伸一郎, 岸田 潔
    S1-11
    公開日: 2010/04/06
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    放射性廃棄物や二酸化炭素等のエネルギー生成後の副産物を深地層下の岩盤内に隔離し,長期に渡りその性能を保証するためには,対象となる岩盤の水理学特性を詳細に把握することが必要不可欠である.特に,低透水性岩石を有する不連続性岩盤では,流体の流れは不連続面で支配的となるため,不連続面内の流体の流動特性を時間的かつ空間的に把握することは非常に重要となる.本研究では,作用応力・温度に依存する鉱物の溶解現象を記述するモデルを用いて,ノバキュライトおよび花崗岩の不連続面透水性の経時変化を定量的に評価した.また,拘束圧・温度を制御した花崗岩不連続面の透水試験結果と比較することにより,モデルの有用性を検討した.
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  • 関根 孝太郎, 林 一夫, 篠田 弘造, 菖蒲 敬久
    S1-12
    公開日: 2010/04/06
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    大型放射光施設SPring-8のビームラインBL02B1において,放射光による結晶片岩中の石英脈の残留ひずみ測定を実施した.ひずみスキャンニング法により試験片表面に垂直なひずみの試験片深さ分布を求めた.無ひずみ値は,同石英脈の粉末サンプルにより決定した.石英脈の回折プロファイルは,粉末サンプルと比較すると半価幅が広く,ピーク位置が回折角の低角側へ移動する特徴を持つ.このことから,石英脈中には,脈と石英脈によって構成される層状の構造によって発生した巨視的ひずみの他に,結晶粒子オーダーの微視的ひずみが存在すると考えられる.石英の112面による回折ピークの移動量からひずみの大きさを求めた.試験片表面に垂直なひずみの深さ分布は,表面でやや小さい値を示すが,内部では,ほぼ一定でおよそ700マイクロひずみの引張であることがわかった.
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  • 土屋 範芳, 岡本 敦
    S1-13
    公開日: 2010/04/06
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    変成岩中にはさまざまなタイプの鉱物充填脈が観察され,これらの鉱物充填脈は,地殻流体の組成や移動様式を解明するきわめて重要な情報を与えてくれる.本研究は,付加帯堆積岩(四万十帯),沈み込み帯の変成岩(三波川変成岩)および衝突帯の変成岩(日高変成帯)に認められる鉱物充填脈について,野外での産状,鉱物組み合わせ,鉱物組織,鉱物組成などの情報を基に,地殻流体の発生と移動様式,特にき裂内の流体の上昇速度について,一定の制約を与えることに成功した.四万十帯の鉱物脈については,流体の活動度ダイヤグラムから,わずかな圧力の変化によって,カリ長石を含む鉱物充填脈が形成されることを明らかにした.また,三波川帯の鉱物脈からは,石英の組織や粒径などのデータを用いて,流体の上昇速度を推定した.このほか日高変成帯グラニュライト帯中の石英を含まない角レキ鉱物脈について報告する.
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  • M. Satish-Kumar, J. Hermann, Tomoharu Miyamoto, Yasuhito Osanai, Yoich ...
    S1-14
    公開日: 2010/04/06
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    Elucidating fluid-rock history from a metamorphosed sedimentary rock that has experienced a protracted history in the continental crust is a difficult task. Here we present results of grain to sub-grain scale strontium, oxygen and carbon isotope variations along with LA-ICPMS trace element geochemistry of texturally distinguished carbonates and silicates using cathodoluminescence microscopy, in the granulite grade marble horizons interlayered with metapelitic granulites from two key localities of Skallen and Skallevikshallsen at the Lutzow Holm Bay, East Antarctica. In addition, we have also geochemically characterized some key metamorphic minerals, such as scapolite and apatite, which are sensitive to changing fluid compositions. Such an integrated geochemical approach helped us to reconstruct the multistage metamorphic fluid-rock history preserved in the marble.
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  • 廣井 美邦, Satish-Kumar M, Dunkley Daniel, 加藤 睦実, 足立 達朗, 外田 智千, 本吉 洋一, 白石 ...
    S1-15
    公開日: 2010/04/06
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    渦巻き成長模様を示す石墨が、南極の昭和基地南方地域に分布するグラニュライト相高温部の変成岩(サフィリン-スピネル-コランダム-灰長石を含むMg と Al に富むグラニュライト)から見出された。それはドロマイト質大理石層中に小岩塊として産出する。石墨と炭酸塩鉱物の炭素と酸素の同位体比から、石墨が析出した流体は、大理石層の外部からもたらされたものではなく、大理石層内でも局所的に生成されたものであることが示唆される。渦巻き成長模様を示す石墨は菫青石、灰長石、タルクと直接に接しており、組織的な関係から、これらの鉱物よりも先に成長したことが示唆される。それは、グラニュライト相変成作用ピーク後の温度(圧力も)下降時に、スピネルやサフィリンと共存していた部分融解メルトが固結し始め、それから放出された流体が既存の鉱物と反応することによって緩やかに組成変化した結果、形成された可能性が高い。
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  • 柳澤 教雄, 佐々木 宗建, 村岡 洋文
    S1-P01
    公開日: 2010/04/06
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     長野県小谷村の地熱井OT-2から採取した熱水と鉄、銅、ステンレスの金属材料が反応した際の表面生成物および熱水と冷却水の熱交換面の付着物を調べた。  試験期間内の熱水温度は70℃,熱水のpHは7前後で,主要元素濃度はCaが約80,全炭酸が約2500,Clが約1500,SO4が約550ppmを示していた。  銅は熱水と反応してCuFeS2(Chalcopyrite)などの銅と鉄と硫黄の化合物を生成した。一方、鉄の腐食生成物はFeCO3(Siderite)であり、硫化物は確認できなかった。  さらに熱交換面では、冷却水面においても温度が高くなる出口付近で集中的にCaCO3(Aragonite)の沈積が観察された。
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  • 小川 泰正, 山崎 慎一, 土屋 範芳
    S1-P02
    公開日: 2010/04/06
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    岩石,土壌から地下水,河川水への重金属類の移行プロセスにおいて,水との相互作用は極めて重要である.中でも,岩石,土壌中の元素の存在状態は,水圏への移行し易さと密接な関係があり,これらの検討にあたり,酸化剤や還元剤,酸による構成鉱物の溶解度の差を利用した逐次抽出法が考案されている.しかし,抽出法による有害元素などの化学形態の特定は土壌に対しては広く適用されているものの,岩石に対する抽出法の検討は充分になされてはいない.そこで,本研究では,堆積岩類の粒径と重金属類の溶出挙動との関係を実験的に明らかにする.実験結果で最も重要な点は,岩石を粉末化することにより,水抽出中に再吸着反応が起こりやすくなるということである.そして,再吸着された重金属類は,希硝酸という強力な試薬を用いないと再溶出はされない.この現象は,すべての堆積岩種で生じるわけではない.しかし,重金属類の環境への溶出の危険性を考える際,“溶出する可能性のある元素”を過小評価し,“溶出する可能性の低い元素”を過大評価することになるため,リスク評価を大きく誤る恐れがある.
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  • 梶原 雅博, 小川 泰正, 土屋 範芳
    S1-P03
    公開日: 2010/04/06
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    玉川温泉(秋田県)では源泉の一つである大噴と呼ばれる湧出口からpH1.2の塩酸酸性泉が毎分約9000リットル湧出し、この湧出水には多くの重金属元素が含まれ、インジウム、ガリウム、希土類元素等のレアメタルも多く含まれておりレアメタル資源としての可能性を持っている。しかし砒素などの有害元素も含まれている。本研究では河川水および底質土壌を試料として用い、室内実験の結果もあわせて特にAs、GaおよびInについて、大噴からの湧出水に含まれるレアメタルのダム湖である宝仙湖に至るまでの地球化学的挙動および堆積物内のAsとの共生関係について検討した。河川水の分析から上流で溶存イオンとして存在していたAs、GaおよびInは下流に向かうにつれて減少しており、As、Ga、Inイオンが鉄水酸化物に吸着し沈殿または浮遊粒子としての下流域への移動も考えられる。またAs、Ga、Inの鉄水酸化物への吸着はpHに大きく依存し、pH<3.5ではAsが優先的に吸着し、pH>3.5になるとGa、Inの吸着も起こる。この結果は底質土壌中にも反映されていた。よって河川の上流ではAsが優先的に沈殿し、pH上昇につれて下流域でのGa、Inの沈殿量が増加するため大噴の組成と比べると宝仙湖においてIn、GaがAsに比べ効率的に濃集していた。
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  • 前田 仁一郎, 新納 亜希子, 山崎 徹, 武田 史明
    S1-P04
    公開日: 2010/04/06
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    中央海嶺下での斑れい岩-流体相互作用の最初期については十分に明らかではない.我々は大西洋中央海嶺 IODP Hole U1309D で採取された地殻下部斑れい岩中に高温の交代作用脈を見つけた.この脈には native Ni 粒が含まれる.斑れい岩-流体相互作用の最初期の交代作用は,分化した粒間メルトから分離した CH4 を含む還元的な流体に関連したものであったと思われる.
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