T9[Topic] Nuclear Energy and Geological Sciences

[T9-P-2] Permeability Assessment of Episyenite-Bearing Hydrothermally Altered Granite Using a Probe Permeameter

*Taiki KUBO¹, Jacek SCIBEK, Katsuaki KOIKE¹ (1. Kyoto University)

Keywords:

Toki granite,Mizunami,Episyenite,Permeability,Fault

　結晶質岩である花崗岩は一般に難透水性岩盤であり，その透水性は主として亀裂構造に支配される。しかしながら，熱水変質を受けた領域には流路となり得る空隙が多数存在し，断層破砕帯に匹敵する高透水性領域を形成している可能性がある。国内においても，日本原子力研究開発機構（JAEA）が岐阜県瑞浪市で実施したボーリング調査により，土岐花崗岩体中にエピ閃長岩（episyenite）と呼ばれる高い空隙率を有する熱水変質帯の存在が確認されている（Nishimoto et al., 2014）。このような花崗岩変質部の水理的性質はこれまであまり注目されておらず，過去の地質柱状図にも詳細な記載がない例が多いため，水理地質モデルにおいて十分に考慮されていないのが現状である。その結果，花崗岩体の透水性が過小評価され，放射性廃棄物の地層処分計画などにおける超長期時間スケールでの広域地下水流動解析に大きな影響を及ぼしている可能性がある。本発表では，独自に開発したプローブ型ガス圧入式浸透率測定器（パーミアメーター；Scibek et al., 2025）を用いた土岐花崗岩試料の水理試験結果を報告し，エピ閃長岩を含む熱水変質花崗岩の水理的性質について議論する。JAEA提供の断層帯および変質帯を含む100点以上の土岐花崗岩ボーリングコア試料に対し，3Dスキャナを用いた密度・空隙率測定，およびパーミアメーターによる詳細な浸透率測定を実施した。浸透率測定では，圧力減衰パルス法の採用とエポキシシーリングによる表面ガスリークの低減により，換算透水係数が10^-12 m/sオーダーの低透水試料の測定を可能とし，土岐花崗岩の健岩部から断層帯・変質帯にわたる透水性の変化を明らかにした。さらに，試料表面に塗布した石鹸水の発泡箇所をマッピングすることで，試料中の亀裂や空隙の連結性を可視化した。パーミアメーターによる測定により，エピ閃長岩を含む数 mm程度の目視可能な晶洞を有する変質花崗岩試料において，空隙が内部で連結して流路を形成していることを明らかにした。これらの試料では，空隙率は10～20%，換算透水係数は10^-6 m/sオーダーを示し，断層破砕帯などの高透水性領域と同程度の値であった。また，コア観察では晶洞内部およびその周辺に熱水変質鉱物が認められたことから，これらの空隙が実際の地下水流動経路として機能している可能性が高いと考えられる。さらに，パーミアメーターによって求められた各コアの換算透水係数と，ボーリング孔で実施された中性子検層から得られた空隙率との間には一定の相関が認められた。したがって，今後，より詳細な試験と検証により空隙率に基づく透水係数の変化をパラメータ化し，変質帯の空間分布を広域水理構造モデルに組み込むことで，より高精度の地下水流動解析が可能になることが期待される。

画像は，プローブ型パーミアメーターの概観および計測の様子とエピ閃長岩化しているとみられる土岐花崗岩試料である。

Nishimoto, S., Yoshida, H., Asahara, Y., Tsuruta, T., Ishibashi, M., Katsuta, N. (2014) Episyenite formation in the Toki granite, central Japan. Contributions to Mineralogy and petrology, 167, 960. https://doi.org/10.1007/s00410-013-0960-8
Scibek, J., Kubo, T., Koike, K., Achtziger-Zupančič, P. (2025) Permeability of granitic drill core tested by steady flow and transient flow gas permeameter probes: Improvements to methods and applications. Engineering Geology, 351. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2025.108023

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