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'95
力経時変化の比較(斎藤ほか 1998)
'94 '93
図3‑60H‑4号井の圧力経時変化と豆力変動観測点H‑17の '92
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刈3‑61H‑7号井の圧力経時変化と重力変動観測点H‑13の重力経時変化の比較(粛藤ほか 1998)
'94 '93
'92 '91
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3.4.4.4還元量と重力変動の比較
図
3-62 は、 1990年2 月 ~1 993年5 月までの八丁原地域の還元量の変化と還元地域 ( H‑ 2 8
，2 4 )
と生産地域( H
・3 2 )
にある重力変動観測点の重力の経時変化を比較 したものである(田篭ほか，1 9 9 6 )。還元量は1 990
年5月から2
号機の運転開始と 同時に急激に増加しており、重力値も観測開始時( 1 9 90
年5月)から増加してい る。また、還元量は1 9 9 0
年11
月あたりから1 9 9 2
年1月にかけて減少するが、重力 値の方もほぼ同じ時期から減少し始めるが、還元量が最低となるところからは 少し遅れた1 9 9 2
年の中頃まで減少をしている。その後は、観測開始時よりも重 力値が大きいところで安定している。このことは、還元熱水によって地層中に 流体が還元されることによって、観測開始時より高い水位が維持されているた めと考えられる。このように、還元量と還元地域にある重力変動観測点の重力
値の推移の間にもよい整合性が見られる。一方、生産地域の重力変動観測点は、
1 9 9 0
年11
月以降減少する傾向にあり、 1 9 9 1
年8月以降は観測開始時よりも重力値が小さくなり、1 9 9 2
年の中頃から緩や かに増加している。このことについは次のように解釈される( K awaz o ea n d T o k i t a
，1 9 9 3 ) 。
生産による水位の低下が負の重力異常をもたらした後に、
1 9 9 2
年4
月以降1
，2
号機の総出力が90MW
前後となって比較的安定し、また還元ゾーンを北部に移 動させたことにより還元熱水の干渉による生産ゾーンの温度低下に伴う圧力減 少がほぼ解消されつつある。このことが重力のデータからも裏付けられている。c
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日13‑62還元速度の変化と H28，H24 (還元地域)，H32 (生産地域) の重力経時変化の比較(田篭ほか， 1996)
3 . 4 . 4 . 5
観測された重力変動の定量的な考察これまで述べてきたように、観測された重力変動は貯留層の圧力や、地下へ の還元量とよい対応が見られた。このことは、観測された重力変動が定性的に は地熱貯留層の変化を捉えていることが高いと考えられるが、定量的にはどう であろうか。ここでは、地熱貯留層の圧力変化及び、還元井の水位変化から、引 き起こされる重力変動量の推定を行った。
i )
地熱貯留層の圧力変化によって引き起こされる重力変動量Al
l i s a n d H u n t ( 1 9 8 6 )
によると貯留層の圧力変化によって引き起こされる重力変 動量は次式で表される。i 1 g = 2 πG : 中 CwpwhM
C
w:水の平均圧縮求h:
帯水層の厚さ( m )
ム
P :
圧力減少( MPa)
水の圧縮率の範囲は、冷水で
5X10
ゐ/MPa
、200
0C
の水で5 X 1 0 ‑
5/ MPa
である。八丁 原地域では以下の値を用いる。C : 1 X 1 0 ‑
5 (ルl P a )
h : 5 0 0 (m) φ : 0 . 1
これらの値を代入すると、式は次のようになる。
ど
1 9 = 1 . 6 7 x 企 P
工、より、圧力が
1MPa
変化すると、1.6 7 μ g a l
の重力変動が引き起こされること が分かる。観測期間中の圧力変化は最大で、約0.9MPa
なので、圧力変化によって 引き起こされる重力変動量は最大1.5 μ g a l
である。このことから、圧力変化によ って引き起こされる重力変動のみからは、量的に観測された重力変動を説明す ることは不可能である。i i )
還元井の水位変化から推定される重力変動量地熱貯留層が無限平板であると仮定すると、還元井の水位変化によって引き 起こされる重力変動量は次式によって推定できる。
企 g 壬 2 π G r j J h w = O . 4 1 9 r j J hw
d g :重力変動量
( μ g a l )
G
:万有引力定数φ
:地熱貯留層の孔隙率(%)ム h w :
地下水位の変化量(m)
ただし、上式において水の密度は
1 . 0 g l c m
3としている。現在、還元井の中で水 位変化データがあるものが3
本あるが、そのうち2
本は、1990
年6
月'"'‑'1 2
月の問ほ とんど変化していない。水位が変化している還元井は、1990
年6
月'"'‑'1 2
月にかけ て約40m
上昇しており、貯留層の孔隙率を10%
と仮定すると、水位の上昇によっ て引き起こされる重力変動量は、約1 6 8 μ g a l
である。 一方向期間に還元地域で観 測された重力変動量は、2 0 ' " ' ‑ '1 0 0 μ g a l
であることから、観測された重力変動は還 元によって引き起こされた可能性が高い。3 . 4 . 4 . 6
ガウスの定理による質量バランスの試算観測された重力変動量から、次式に示すガウスの定理を用いて質量バランス の推定を行った。