花崗岩類におけるき裂のフラクタル性と岩石組織の関係解明に関する研究

地熱エネルギー開発の際には,熱交換面として地下に水圧破砕による人工き裂を作成する。したがって、その抽熱性能を評価するためには、Channnel flowなどの水圧破砕き裂面内の熱水の流動特性ならびにそれによる熱移動を明らかにする必要がある。一方、地下岩盤中のき裂は巨視的に閉じていても微視的には間隙が生じており、この間隙の空間分布が熱水の流動特性さらにはき裂の透水性を支配している。地殻応力下の水圧破砕き裂の透水特性を明らかにするためには、まず、水圧破砕き裂面の形状,特に,間隙分布を明らかにする必要がある。その間隙分布の特性を明らかにするためにフラクタル幾何学に着目し、間隙分布のフラクタル性について研究を行ってきた。本研究では、粒径が異なり、かつ、構成鉱物の組成比の異なる数種類の花こう岩の水圧破砕による破面の三次元形状測定を行い、求められた間隙分布のパワースペクトルの平坦化波長に及ぼす岩石組織および構成鉱物の影響を解明することを目的とした。本年度は,6産地の花崗岩(稲田花崗岩,白馬花崗岩,吾妻花崗岩,磐梯花崗岩,花塚花崗岩,飯館花崗岩)を用いてき裂表面形状および初期間隙分布の測定を行い,そのフラクタル性と粒径との関係を求めた。得られた知見は以下のとうりである。1) き裂の表面形状はいずれもフラクタル的であり,そのフラクタル次元は上記の岩石試料にかかわらず1.409〜1.445とほぼ同じ値となっており,鉱物組成の差および鉱物粒径の影響はみられなかった。2) 初期間隙分布はフラクタル的でなく,パワースペクトル密度関数が長波長側で直線関係から外れる波長(折れ曲がり波長)は,粒径の標準偏差と共に増加する傾向にあった。3) 平均初期間隙および,その標準偏差はある程度のばらつきはあるものの粒径の標準偏差と共に増加傾向にあった。

地熱エネルギー開発の際には,熱交換面として地下に水圧破砕による人工き裂を作成する。したがって、その抽熱性能を評価するためには、Channnel flowなどの水圧破砕き裂面内の熱水の流動特性ならびにそれによる熱移動を明らかにする必要がある。一方、地下岩盤中のき裂は巨視的に閉じていても微視的には間隙が生じており、この間隙の空間分布が熱水の流動特性さらにはき裂の透水性を支配している。地殻応力下の水圧破砕き裂の透水特性を明らかにするためには、まず、水圧破砕き裂面の形状,特に,間隙分布を明らかにする必要がある。その間隙分布の特性を明らかにするためにフラクタル幾何学に着目し、間隙分布のフラクタル性について研究を行ってきた。本研究では、粒径が異なり、かつ、構成鉱物の組成比の異なる数種類の花こう岩の水圧破砕による破面の三次元形状測定を行い、求められた間隙分布のパワースペクトルの平坦化波長に及ぼす岩石組織および構成鉱物の影響を解明することを目的とした。本年度は,6産地の花崗岩(稲田花崗岩,白馬花崗岩,吾妻花崗岩,磐梯花崗岩,花塚花崗岩,飯館花崗岩)を用いてき裂表面形状および初期間隙分布の測定を行い,そのフラクタル性と粒径との関係を求めた。得られた知見は以下のとうりである。1) き裂の表面形状はいずれもフラクタル的であり,そのフラクタル次元は上記の岩石試料にかかわらず1.409〜1.445とほぼ同じ値となっており,鉱物組成の差および鉱物粒径の影響はみられなかった。2) 初期間隙分布はフラクタル的でなく,パワースペクトル密度関数が長波長側で直線関係から外れる波長(折れ曲がり波長)は,粒径の標準偏差と共に増加する傾向にあった。3) 平均初期間隙および,その標準偏差はある程度のばらつきはあるものの粒径の標準偏差と共に増加傾向にあった。