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Distance from Fracture Center m
Normalised SP Simulation for Motooka Well
図5.2 水井戸の流動電位のシミュレーション
Two separate groundings for SP and current return
PC to control Data Logger
100 cm electrode + SP
25 cm electrode + SP Current electrode Temperature probe
図5.3 検層システムの概念図
Depth counter: made by variable capacitor
75 cm
25 cm
図5.4 検層ゾンデ部の実写図
孔 区 聞 か ら 採 取 し た 孔 井 水 の 電 導 率 は 16.1oCで0.266S/mで あ り NaCI 換 算 で は 約 1800ppmと な る 。 図 5.5に元 岡 地 区 の 孔 井 現 場 で 検 層 測 定 中 の 様 子 を 示 す 、 画 面 右 側 に あ る 小 川 か ら 清 水 を 引 い て 注水 し て い る。
5.2.2 検 層 デ ー タ の 解 析
図5.6は 、 注 水 前 に 測 定 さ れ た 検 層 チ ャ ー ト で あ る 。 プ ラ ス チ ッ ク の ケ ー シ ン グ 内 で は 、 測 定 デ ー タ は 有 効 な 値 を 示 さ な い 為 に 、 ケ ー シ ン グ シ ュ ー 以 深 の デ ー タ を 解 析 す る 。 ま ず 比 抵 抗 と 自 然 電 位 の デ ー タ は 見 事 な 相 関 性 を 示 し て い る こ と が 分 か る 。 こ れ は 前 節 で 述 べ た 拡 散 電 位 に よ る 影 響 で あ る と 考 え ら れ る 。 す な わ ち 自 然 電 位 は 孔 内 水 と 地 層 水 と の 聞 に 塩 分 濃 度 の 差 が あ り 、 そ れ が 拡 散 す る 過 程 で 生 じ る 電 位 成 分 で あ る 。 こ の 電 位 は 、 陽 イ オ ン の 選 択 的 透 過 を 有 す る 粘 土 鉱 物 を 含 有 す る 地 層 と 、 そ れ を 含 ま な い ク リ ー ン な 地 層 と の 間 で 異 な る 電 位 を 示 す と 考 え ら れ て い る 。 つ ま り 粘 土 鉱 物 の 量 に 対 応 し て 電 位 が 変 化 す る 。 ま た 粘 土 質 の 岩 相 の 電 位 は 、 ク リ ー ン な 岩 相 の 値 に 比 べ て 、 孔 内 水 の 塩 分 濃 度 が 地 層 水 の 塩 分 濃 度 よ り 小 さ い 場 合 に は 正 の 値 を 示 す。 こ れ に 対 し 塩 分 濃 度 比 が 逆 の 場 合 は 、 電 位 差 の 極 性 も 反 転 す る 。従 っ て も し 掘 削 デ ー タ 等 か ら 、 あ る 程 度 の 岩 相 の 様 子 が 分 か れ ば 、 孔 内 水 の 比 抵 抗 も し く は 塩 分 濃 度 の 情 報 か ら 、 地 層 水 の 比 抵 抗 ・ 塩 分 濃 度 が 推 定 で き る 。
一方 、 比 抵 抗 は 前 節 で 述 べ た よ う に 、 地 層 水 の 電 導 率 、 干 し 隙 率 、 さ ら に 表 面 電 導 に よ っ て 影 響 を 受 け る 。 一般 に 地 層 水 の 塩 分 濃 度 は 孔 井 区 間 内 に お い て あ ま り 変 化 し な い 。 も し 変 化 す る 場 合 は 自 然 電
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Depth
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25 20
c mノノレマノレ比抵抗と自然電位検層
M o t o o k a T e s t W e l l N o r m a l R e s i s t i v i t y
圃SP Log Up S t a t i c P a s s 2
図5.6 注水前における 100
位 の 基 準 電 位 が 変 化 し 予 測 が 可 能 で あ る 。 つ ま り 通 常 、 比 抵 抗 の 変 化 は 地 層 の 孔 隙 率 と 粘 土 鉱 物 の 含 有 量 の 変 化 に よ る も の と 考 え ら れ る 。 前 節 で 述 べ た よ う に 、 特 に 地 層 水 の 電 導 率 が 小 さ い 環 境 で は 、 表 面 電 荷 密 度 の み に 依 存 す る 表 面 電 導 の 影 響 が 非 常 に 大 き く な り 粘 土 鉱 物 の 含 有 量 に よ り 比 抵 抗 値 は 大 き く 変 化 す る 。
図5.6で は 自 然 電 位 が 比 抵 抗 と 相 関 性 を 有 し な が ら 変 化 し て お り 岩 相 の 変 化 を 示 し て い る 。 コ ア デ ー タ か ら 見 る と 、 花 岡 岩 の 風 化 変 質 帯 に お い て 自 然 電 位 は 負 に 振 れ て い る 。 こ れ に よ っ て 地 層 の 孔 隙 水 中 の 塩 分 濃 度 は 孔 井 水 の 塩 分 濃 度 に 比 べ て 低 い と 予 想 、 さ れ る 。
自 然 電 位 は ケ ー シ ン グ シ ュ ー 直 下 の 約 10mの 区 間 に お い て 比 抵 抗 や 岩 相 と も あ ま り 相 関 性 が な い 直 線 的 な 変 化 を 呈 し て い る が 、 他 の 区 間 で は 、 そ の 基 準 電 位 で あ る 所 謂 シ エ ー ル ベ ー ス ラ イ ン は 深 度 に よ り 変 化 し て い な い 。 従 っ て 自 然 電 位 が 拡 散 電 位 の み か ら 生 じ て い る と 見 な し て 、 地 層 水 と 孔 井 内 の 水 の 塩 分 濃 度 は 、 ケ ー シ ン グ シ ュ ー 直 下 の 10m区 間 を 除 い て 、 ほ ぼ 一 定 の 比 率 を 保 っ て い る も の と 考 え ら れ る 。 変 質 帯 と 未 変 質 帯 に お け る 自 然 電 位 の 変 化 ( 約 120mV) と 孔 井 水 の 電 導 率 (O.266S/m、16.10C) か ら 計 算 さ れ る 地 層 水 の 電 導 率 は O.0057S/m程 度 で あ る と 推 定 さ れ る 。 こ の 時 点 で は 孔 井 内 の 水 の 塩 分 濃 度 が 何 故 地 層 水 の そ れ よ り 高 い の か と い う 原 因 は 明 確 で は な い 。 す な わ ち 掘 削 時 か ら 約 1年 経 過 し て い る こ と か ら 掘 削 泥 水 の 影 響 が 孔 内 に 残 っ て い る 事 は 考 え 難 い 。 し か し 自 然 電 位 ロ グ か ら 見 て 孔 隙 水 の 塩 分 濃 度 は 一 様 に 低 い と 恩 わ れ る 。 こ れ ら の 事 か ら 総 合 的 に 判 断 す る と 、 ケ ー シ ン グ 部 分 の 浅 所 の 帯 水 層 か ら 孔 内 へ の 影 響 か 、 あ る い は 高 濃 度 の 塩 水 が 高 い 透 水 性 を 有 す る 薄 層 を 通 し て 浸 透
し て い る こ と が 考 え ら れ る 。 い ず れ に し ろ 孔 井 水 を 全 て 清 水 で 置 換 し 、 繰 り 返 し 検 層 を 行 い 孔 井 水 の 比 抵 抗 分 布 の 経 時 変 化 を 測 定 す れ ば 孔 内 水 の 高 塩 分 濃 度 の 原 因 を 解 明 で き る も の と 考 え る 。
静 水 状 態 に お け る 孔 井 内 の 温 度 は 深 度 に 従 っ て 僅 か に 変 化 す る の み で あ り 、 孔 内 の 異 な る 帯 水 層 の 聞 で の 水 の 流 動 の 存 在 は 認 め ら れ な い 。 従 っ て 、 浅 所 か ら の 地 下 水 の 降 下 浸 透 を 除 け ば 、 干 し 内 水 の 流 動 は 殆 ど 無 い も の と 思 わ れ る 。
注 入 水 は 、 孔 井 の す ぐ 横 を 流 れ る 小 )11か ら 取 水 し て 利 用 し て い る 。 こ の 水 の 塩 分 濃 度 は 、 元 来 の 孔 内 水 に 比 べ て 格 段 に 低 い 。 孔 内 水 が 清 水 に よ っ て 置 換 さ れ れ ば 、 各 検 層 デ ー タ に 様 々 な 影 響 を も た ら す 。
ノ ル マ ル 比 抵 抗 に 関 し て は 、 前 節 で 述 べ た よ う に 、 こ の 電 極 間 距 離 で 孔 井 条 件 の 場 合 、 孔 内 水 の 比 抵 抗 が 増 大 す る こ と に よ る 電 流 の 減 少 に 比 べ て 測 定 電 圧 の 減 少 の 方 が 大 き く 、 従 っ て 見 掛 比 抵 抗 は 小 さ
く な る と 思 わ れ る 。 通 常 こ の 方 が 地 層 の 真 の 比 抵 抗 に よ り 近 い 値 で あ る 。 自 然 電 位 に 関 し て は 流 動 電 位 の 影 響 が 無 い 場 合 、 孔 井 水 と 地 層 水 の 塩 分 濃 度 の 差 が 小 さ く な る か ら 、 岩 相 の 変 化 に よ る 拡 散 電 位 の 変 化 は 小 さ く な る こ と が 予 想 さ れ る 。 す な わ ち 流 動 電 位 の 測 定 に 関 し て は 現 状 よ り 好 ま し い 条 件 に な る も の と 期 待 さ れ る 。
図5.7に 示 す 注 水 時 の 検 層 チ ャ ー ト に よ る と 、 温 度 検 層 は 地 表 か ら 深 度 約 4 1 m迄 ほ ぼ 一 定 の 値 を 示 し て お り 、 こ の 深 度 で 急 激 に 上 昇 し 、 こ れ よ り 以 深 で は ほ ぼ 静 水 時 の 温 度 検 層 プ ロ フ ィ ノ レ に 等 し い 温 度 分 布 を 示 し て い る 。 今 回 の フ ィ ー ル ド 調 査 で は 注 水 を 継 続 し な が ら920秒 後 に 上 げ 検 層 を 行 っ て い る が 、 急 激 な 温 度 変 化 は 同 じ 深 度 で 生 じ て お り 、 あ ま り 変 化 は 見 ら れ な い 。 こ の こ と か ら 殆 ど の 注 入 水
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‑1.1
‑1.2
は こ の 深 度 よ り 浅 い 透 水 性 地 層 に 流 入 し て お り 、 特 に 温 度 が 急 激 に 変 化 し て い る 深 度 の 地 層 は 、 他 に 比 べ て 極 め て 大 き い 透 水 性 を 有 す る と 思 わ れ る 。 さ ら に 温 度 変 化 の 深 度 に 経 時 変 化 が 認 め ら れ な い こ と か ら 判 断 す る と 41m以 深 の 地 層 の 透 水 係 数 は 比 較 的 小 さ い と 考 え ら れ る 。 ち な み に 深 度41mに あ る 層 は 透 水 試 験 で も 高 い 透 水 係 数 を 示 し て い る 。 ま た こ の 深 度 は 温 度 検 層 か ら 推 定 さ れ る 透 水 性 地 層 の 深 度 と も 調 和 し た 結 果 を 得 る 。
温 度 検 層 の 結 果 か ら 注 水 時 に は 、 孔 井 水 は 深 度 41m以 浅 は 低 塩 分 濃 度 の 注 入 水 で 占 め ら れ て い る こ と が 分 か る 。 し か し そ れ 以 深 に お い て は 元 来 の 高 塩 分 濃 度 の 流 体 が 存 在 し て い る も の と 思 わ れ る 。 比 抵 抗 や 自 然 電 位 は こ の 条 件 に 応 じ た 特 徴 を 示 し て い る 。 即 ち 図 5.8に 示 す よ う に 、 深 度41m以 深 で は 注 水 の 前 後 で 、 比 抵 抗 や 自 然 電 位 に 変 化 は ほ と ん ど 見 ら れ な い 。 一 方 深 度41m以 浅 は 見 掛 比 抵 抗 は 約 半 分 の 値 に 低 下 し て い る し 、 自 然 電 位 は 深 度40m近 傍 の 地 層 を 除 い て 以 前 と は 異 な り フ ラ ッ ト な 形 状 を 示 し て い る 。 こ れ は 注 水 前 で は 孔 井 水 の 塩 分 濃 度 が ケ ー シ ン グ 部 か ら 41m付 近 に か け て 徐 々 に 変 化 し た が 、 注 水 中 は こ の 間 の 孔 井 水 が 一 定 に な っ て い る か ら で あ る と 考 えられる。
ノ ル マ ル 比 抵 抗 の デ ー タ に 関 し て は 、 前 章 の 図 2.2cの 補 正 チ ャ ー ト を 用 い て 解 析 す る 。 電 極 間 隔 100cmで 孔 井 径 が 約 10cmの 場 合 、 そ の 比 は お お よ そ 10前 後 に な る 。 当 初 、 見 掛 比 抵 抗 は 約 100ohm.mで 孔 内 水 の 比 抵 抗 は 約 40hm. mで あ る か ら 、 こ の 比 は お と な る 。 こ の 場 合 チ ャ ー ト に よ る と 、 実 際 の 地 層 比 抵 抗 と 孔 内 水 の 比 抵 抗 と の 比 は17前 後 と な り 、 真 の 比 抵 抗 と し て 約70'ohm . mを 得 る 。 見 掛 比 抵 抗
と 孔 内 水 の 比 抵 抗 の 比 が あ る 程 度 の 値 以 下 で は 、 こ の 誤 差 は 殆 ど 無 く な る か ら 、 注 水 後 の 孔 内 水 の 比 抵 抗 は 高 く な り 測 定 の 誤 差 は 殆 ど 無 視 で き る 。 つ ま り 注 水 後 の 比 抵 抗 測 定 値 の 方 が よ り 地 層 の 真 の 比 抵 抗 値 に 近 い と 考 え ら れ る 。
た だ し 、 こ の 補 正 チ ャ ー ト は 、 非 常 に 厚 い 均 質 な 地 層 で か つ 孔 内 水 の 地 層 へ の 浸 透 は 全 く な い と 仮 定 し て い る 。
た だ 比 抵 抗 に 関 し て は 、 こ の 塩 分 濃 度 が 移 行 し て い る と 思 わ れ る 区 間 で 注 水 前 と 一 様 な 変 化 を 示 し て い る 。 従 っ て こ の 比 抵 抗 の 変 化 だ け を 見 て 、 注 水 前 の 孔 内 水 の 塩 分 濃 度 が 深 度 に よ り 漸 増 し て い た
と い う 分 析 は で き な い 。
な お 表 5.3に 示 す ワ ン ウ ェ イ バ ル ブ を 用 い た サ ン プ ラ ー で 採 取 し た 孔 内 流 体 の 電 導 率 は 自 然 電 位 検 層 の 特 徴 か ら 示 唆 さ れ る 塩 分 濃 度 の 変 化 を 支 持 し て い る 。
一方 自 然 電 位 は 深 度40mに あ る 地 層 で 周 辺 地 層 に 比 べ‑55m Vの 変 化 を 示 し て い る 。 こ れ を 拡 散 電 位 の 影 響 に よ っ て 生 じ た す る と 注 入 水 の 電 導 率 は 0.019S/mで あ る か ら 地 層 水 の 電 導 率 は 0.0036S/mとな
り 注 水 前 に 求 め ら れ た 0.0057S/mと 比 べ て 似 た 結 果 を 得 る 。
図5.9は 、 検 層 チ ャ ー ト の42m付 近 を 拡 大 し て 示 し て い る 。 こ こ で 温 度 の 深 度 は 、 セ ン サ ー が 最 深 部 に 位 置 す る 為 に 、 実 際 の 測 定 深 度 は 表 示 よ り 0.5mほ ど 深 く な る 。 温 度 の 異 常 が 生 じ て い る 深 度 付 近 の 41.8 mで 自 然 電 位 に は 負 の 小 さ な ピ ー ク が 認 め ら れ る 。 こ の 異 常 値 は 注 水 前 の 検 層 時 に は 全 く 無 か っ た 特 徴 で あ る 。 こ の 異 常 は ゾ ン デ の 上 げ 検 層 に お い て も 認 め ら れ 、 再 現 性 は 確 認 さ れ て い る 。 こ の 理 由
と し て 異 な る 塩 分 濃 度 の 液 体 が 接 触 す る 境 界 に 生 じ る 拡 散 電 位 の