一22一 策5厘磁籍費膚妻霧に参政ムτ r19β/牢〃棚胴一ク蝸1とユｰス外ソノ 玉生志郎(地殻熱部)楲潔奕 1はじめに 地熱資源会議(Geothe.ma1Res.u.cesC.un.i1)の1981 年年次大会が1981年10月25目から29目まで米国 ヒュｰストンのシャムロックヒルトンホテルで開催 された.今大会の副題は｢国際的な地熱開発の成功例｣ となっており｢世界各国の地熱開発状況について｣という 特集カミ組まれた.この他r地熱の地球化学と地球物理｣ r地熱モデル｣｢掘削｣｢坑井試験｣｢貯留層の化学と工 学｣rシステムと要素｣r腐食と物質｣r直接利用｣r法律 と規則｣r経済性と財政｣r地圧型地熱｣の11分科会が開 かれた.会議はまず受付からはじまり分科会レセ プション展示映画ポスタｰセッション昼食時の 特別講演たどと盛りだくさんあり日本の学会より企画 に富んでいるように思われた.特に種々の資料が豊富 に展示されかつコピｰが容易に入手できる上になく なれば住所氏名を記入するだけで後で郵送してくれる というシステムには感心した.アメリカ地質調査所も 関連文献などを展示して参加者に情報サｰビスをしてい た.2ヒュｰズトンヘ 私は1981年10月1目よりカルフォノレニア州メンロパ ｰク(サンフランシスコの南方約60km)にある米国地質調 '査所に一年聞の予定で滞在していたのでこの地熱資源 会議には是非出席したいと考えていた.私が予約した ヒュｰズトンヘの飛行機はサンフランシスコ空港を10 月25日朝7時10分発であった.10月25目は10月最後の 日曜目で現地の人もよく時間を間違えるサマｰタイム から元のタイムヘ戻る目にあたっていた.私は旅行代 理店の人をはじめ何人かの米国人に尋ねて当目は今迄 より一時間時計を遅ら世る目であることを確認していた･ 私のアパｰトから飛行場まで車で30分かかりまた旅行 代理店の人が国内線でも出発一時間前に飛行場へついて 欲しいとのことだったので私はエアポｰトリムジン サｰビス(予約しておけば飛行機の時間にあわせて家まで迎え にきてくれて料金はタクシｰの6割程度のもの)を当目の朝5 時30分に予約しておいた･初めて利用するので来てく 写真1地熱資源会議の会場となったシャムロック ヒルトンホテル れるかどうか不安だったカミ前の晩にリムジンサｰビ スの方からきちんと確認の電話カミ入ったので安心してい た.ところカミ翌朝まだ暗いアパｰトの前で待てど暮ぜ とリムジンはあらわれない.飛行機の出発時間もせま るのでしびれをきらして6時10分頃リムジンサｰビス ヘ電話をしたところ何ということだ運転手が眠って いて起き狂いというではないか.こちらは興奮して普 段でもうまく話せない英語を尚更つっかえつっかえしな がら抗議した･ともかくかわりにタクシｰをまわして リムジンとの料金の差額は会社の方で負担するというこ とで落ちついた.ところがこのような時に限っていろ いろ狂問題カミ起こるものでその朝私は現金6ドルのみ で他は500ドルのトラベラｰチェックしか持ち合わせ ていたかった.飛行場の銀行で両替できるだろうと思 ってタクシｰで飛行場へつくや否や銀行に飛び込ん だ.その時飛行機出発の15分前.ところが銀行は 閉っているし他の売店もすべて閉っていていかんともし がたい状態だ.タクシｰの運転手に事情を了解しても らって一週間後に支払うということで飛行機にまさに飛 び乗った. ヒュｰズトンヘの空の旅は朝のトラブルとはうってか わって海岸山脈グレｰトバレｰシエラネバダ山脈 べ一ズンアンドレンジの美しい地形を見なカミら快適 そのものだった.但しコロラド高原は雲の下だった.
一23一 ヒュｰストン空港にっき早速両替所に向った.する とトラベラｰチェックの両替は200ドルまでだという話 で銀行にたのんでくれということだった.しかし銀行 は日曜目のため閉っているので何とかしてくれと言って も聞き入れてくれない.途方に暮れていると何と天の 恵み日本重化学工業(株)の斎藤さんがあらわれたではな いか･彼もまた地熱資源会議に出席するため丁度ア ノレバカｰキから着いた所だった一これで助かった. いっしょにホテルまでバス(バス代は私の持金と丁度同じ6 ドル)に乗った.ホテルについて早速フロントに両替 をたのんだところここでもできたいという話.とも かく当座は斎藤さんから借金して何とかなるカミ早くト ラベラｰチェックを現金化したいと思い翌日銀行へ行っ た.ところがいずれの銀行(3店まわった)でも200ド ルまでですと断わられてしまった.困り果ててしまっ たところ斎藤さんが本屋で大量の本を購入する機会が あったので500ドノレドラベラｰチェックで支払いをた のんだところやっとOKとなった.エアポｰトリム ジンサｰビスも僧がったけれどもこの時は500ドル トラベラｰチェックカミうらめしく思えた.トラベラｰ チェックは200ドノレ以下のチェックにして持ち歩いた方 が無難のようだ･ともかくこのように結果的には無事 ヒュｰストンにつけ会議に参加することができた. ヒュｰストンは石油関連合杜が集中している石油産業 部布で町の中心には新宿の副都心ビル街をもっと大き くしたよう祖ノッポビル群が一大ビジネス街を形成して いる･ヒュｰストンは急成長をとげつつある街で現 在米国第4位の都市であるカミ今や第3位に迫る勢いたぞ 二圭25 醐騨20 鮒 支∴蝸 帳雑 3.02.52.Oユ.53025201510欝灘灘嚢萎嚢繁嚢葦譲繊圭 写真2ヒュｰストンのダウンタウンにあるノッポビル街 うた.このヒュｰストンではジオロシスト(地質屋)の 社会的地位が高く現実多くのジオロジストカミいろいろ な会社から求められているとのことであった.但し昨 今においては地質のみならず物探のデｰタを正しく解釈 できる人という意味でジオロジストジオフィジシス ト(地球物理屋)の区別なくアｰスサイエンティスト (地球科学屋)としての人材が強く要望されているとのこ とであった. 3会議の内容 地熱探査に関連深いr世界各国の地熱開発状況につい て｣｢地熱の地球化学と地球物理｣｢地熱モデル｣｢貯留 層の化学と工学｣の各分科会での論文を以下に紹介する. くわしくは講演要旨集を参照して下さい. 3･1｢世界各国の地熱開発状況について｣ 世界各国の地熱発電容量は1981年現在第1表に示す通 りでフィリピンメキシコの急激な開発が注目される. 最も地熱開発の歴史の古いイタリアでは第1図に示す 第1表世界の地熱発電容量 国名 アメリカ合衆国 フィリピン イタリア ニュｰジｰランド メキシコ 日本 エルサルバドル アイスランド ケニア ソ連アゾレス インドネシア 中国トルコ 発電容量(MW) ユニット数1981年7月現在1983年計画 團ラルデ/口鰯モ!テア1ア/醐㍑トリ 第1図イタリアの地熱発電量の推移 合計 ㌹ 1ユ5 ㌲ ㈰㈮ ㌮㈬㈵ ㌶ ㈹ ㌱ ㈰㈮ ㈲ ㌰ ㈱ ㌲㈵ ㌶ ㈵㌸㌶㌶
一24一 ⑧ ｡･よ二(褒〰 ㈰〰 ㌰〰〰〰 〰 崔第2図 隻セロフリユｰト地熱地 一帯の地質断面図 エト 仏 B目ten 第3図 インドネシアのシャPelabuh副nRatu ワ島バリ島での有 望地熱地域 慫畬卡 βandung 楲敢潮浯 ジャワ島 Sem目r藺ng: ス ●o卵牡橡歡牴 バリ島 一予通りここ15年間ほとんど発電量は増加していない. これは既存の地熱地域の生産量カミ減少してきて新しく 開発した地域の生産量カミその不足分をやっとカバｰして いるのが現状であるためである.そのため①より深 部の地熱貯留層開発のための深部掘削②既存の地熱地 域の周辺地域での掘削③還元井のための地域選定④ 発電量の目変化狂とについて検討をすすめている･ メキシコの地熱発電量は198!年6月現在で150MWで 1981年中には新たに30MWの運転が計画されている. そのため合計180MWとなり日本の地熱発電量を上まわ 第4図250KW地熱発電モノブロック ることになった.これらの発電所はメキシカリバレ ｰのセロフリユｰトに集中するものでこの地域の地 質断面は第2図の通りである.地熱徴候はサンアン ドレアス断層系と密接に関連し合っているので地熱流 体は深部断裂に沿って上昇しユニットB(第三系三角州 堆積物)に貯留されていると考えられる. アイスランドの地溝帯にはいくつかの地熱地域カミ存在 するがその一つのクラフラでは1977年に30MWの発 電所が完成し現在運転されている.ここの貯留層は二 層準あり地下1,100㎜深のものは熱水型で205.Cの温 度を有し地下1,300-2,200m深のものは熱水･蒸気混 合型で300℃一350℃の温度を有している･地熱流体 の特性は坑井ごとに異放るカミ平均すると以下の通りであ る.溶存成分は660ppm程度と少なくケイ酸(383 ppm)ナトリウム(102pp皿)硫酸(67ppm)塩素(31ppm) カリウム(18ppm)などが主要なもので非凝縮性ガスは 2.2-2.4%で炭酸ガス(96.7%)硫化水素(3.2%)が主 要なものである. 日本の地熱開発状況はこの分科会および昼食時の特 別講演で日本重化学工業(株)の中村久由氏から紹介され たがここでは割愛する. インドネシアでは1974年に地熱有望地域としてジャワ 島とバリ島に6地点を選定した(第3図).この時すて
一25一 チδ功⑧ ロｰランド エ[鴬_ ＼ 多 “ムム用 破^ψ5 紳一ヅ q槌ψ ロッククリｰクヒルの水'岬凸 タイプI 抄且坑井<28｡昨44 ^.坑井≧28.g43 へ自然湧出泉<28｡ 更自然湧出泉≧28｡ψ ⑧4も･ ○考 凡例㌢ ･1坑井<28℃＼ ㊧坑井≧28℃ ㊥自然湧出泉<28℃ 国自然湧出泉Σ28℃ 工 ､震等.クレイグ ⑨､皿ダ ③ 第5図アｰチシアン地域の水の化学分析 にカモｰシヤンで40MWのデイェンで15MWの発電 可能な蒸気量を確保していてカモｰジャンでは現在30 MWの発電所を建設している.これとは別に小出力の 地熱発電装置としてカモｰジャンに250KWのディエ ンに2,000KWのモノプロックカミ捨えつけられ稼動して いる(第4図). ニュｰジｰランドについてはワイラケイの腐食問題に ついて詳しく報告されたカミここでは省略する. 第6図採水地点位置図 3･2｢地熱の地球化学と地球物理｣ 3.2.1地化学探査 アイダホ州アｰチシアン地域の低温熱水は化学成分上 第5図のように3つに区分できそして各々第6図のよ うに地理的に分かれて分布している.ロッククリｰ クヒルクオｰタｰ(タイプ1)は温度上昇に伴いp亘 やTDSが上昇する傾向をもつことから天水に起源する ものと判断される･この結論は第7図の概念図と調和 的である. ユタ州北部イｰストショア地域の熱水の起源を化学 成分と水素･酸素同位体から検討したところ①山岳地 域の断層より流出している深部熱水循環系と②低地よ り流出している表層水とが存在することカミ判った. アリュｰシャン列島の温泉地域は34ケ所(第8図)あり その溶存成分の地化学温度計から考えて地熱開発はアク タン島ウナクスカ島北部アトカ島北東部の3地域カミ 特に有望であると思われる. メキシコ中北部で温泉水の溶存成分特にケイ酸の濃 度と熱流量の相関について検討したところ第9図第 10図のような結果が得られ次式カミほぼ成り立つことカミ 証明された. 2000m一 ね住 電§､. 呉､ミ ､繊 ㊧1看温水専冷水㊥駕面に垂直方向の 二.封じられた榊透水性の割目の発達した 凝灰質堆積岩溶結凝灰岩 .き㊥Ti･ 楽 螺､一､ 浸出温水汲上げ ｡1/＼灌濫用水の浸透 .“ 潯Ψ τ`,1 “岬㊥ 第7図 ロッククリｰク ヒルとロｰランドの 地質および水理の概 念図
一26一 主要な温泉 三.^山^W帥 ,.^1㎞N0山 ㌮楮 4.Kliuo1肥r 5-So叩3m 6.Ch凹旦i冊一出 7.'K柵㎜i1 8.C町鵯旧冊曲t 9-Hol'S叩io`ICo-8 工O.P^{O-11,O』mOk !2.回O畑10r ユ3.G1冊i町Vo11町 三{｡M舳岨吐ioV31IW !5･Summ肚鼠1 1箇.A}皿90 17.ル｡n ･採水 ,8.山im沽 岬肺150P冊 20.恥nC1πi5`i8'曲 21.E昭舳…11 22.『r05ユ1po山 ㈳24.E㎜■110mL沽｡ ㈵㌭汯 26.肋1出mE町 27.Po“Mo11町 28･S■I】o一^kB^y ㈹潞摯 30.Su-Pri!oL“止｡ 31.Moth釘Coo囎 32.M!､P6ulik 3…■.帆iI1-o点 ㌴漱副 ｡未訪間1980 ^未発見1980 ｡活動低下 *村落 L_｣L__u･ キロメｰタ 椰 PIlo･Poio･ マイル 杣山｡ Po“㎜oI1冊 ｡｡.＼ ㌰P0■一IlOI'･I1 ＼29､. 25･斧 C･1岬2{･｡a. ･艇馳 21･.･.灼･2C㎝･ F.1〃岨.々“ 伽｡^〃｡r〃島! ㌴33.一〇 3之 尖いρ岬 ㌱σ 4一α11｡｡i吐“ 一8 よ高位置図 第8図アリュｰシャン列島の温泉地域 熱流量(mWm-2) 13437ヨ10ヨ1一日･63･93}193 熱流量Q=｡､.･.帥.τ ヨ0㈰ 渓 越懸0 女30. 異｡｡ シリカ熱流量Q=旧1･川… ｡｡｡｡仙｡h｡｡I｡｡1｡｡.｡｡､I｡｡ TS102`･C, 第9図熱流量とシリカ熱流量の頻度分布㈰住 ◎ト 6◎珊｡･=榊十To(1) ㈰■' 工 巾 工 工 夂 ●･/ .』μ･･/ 夂'/.ン/ 工工巛 ////▲レリアブルのデｰタ ////･他のデｰタ 工 020406080100･120140160180200 0`mWm一㍉ 第10図熱流量とシリカ熱流量の相関図 但しT8{0･:シリカ地化学温度 刎:0.67006〃￠2羽7-1 2:熱流量(刎W刎'2) T0:年平均地表温度 アイダホ州南東部の熱水についてマグネシウム補正し たアルカリ地化学温度計を適用した結果第2表に示す ようにシリカ温度計とほぼ近い値が得られた. ネバダ州デキシｰバレｰの2本の地熱弁コアについて 変質鉱物を検討したところ第11図第12図のような結果 を得た･これは蒸気や熱水の供給帯と鉱化帯がほぼ一 致することを示している. 同じくネバダ州ディキシｰバレｰで土壌中の水銀とヒ 素の濃度分布を検討したところ水銀はプラヤ(塩水カミ 蒸発した低地帯)付近で低く扇状地堆積物のところで異 常が認められヒ素はプラヤ付近の断層沿いに異常が認 められることが判った. ノ･ワイ島のプマで土壌中の水銀を調査したところそ の累積曲線は第13図のように校り4つの地域に区分でき
一27一深度廿(フイｰ/〕重鉱物の市状分 O嵩ど 1000轡 2000Iケイエ線れん石工重晶石( ㌰〰〰 墨1緑れん石ケｰ 5000詣楓1重晶石(. 〰〉〰〰〉 90009092'最終深度I重晶石(. 重鉱物の帯状分布重鉱物中に異常濃集破砕帯 した化学元素､ アンチモン 1緑轄重石(､) 9092(最終深度) 1緑れん石ケイ酸塩 1重晶石(1) ll/1塩 I重晶石(1〕 漆度重鉱物の帯状分布重鉱物中に異常濃集した (フ行ト〕化学元素 ○ 華1000轡' ､ 2000ト 3000嶺 ･…爽I破砕帯:鉱化亜鉛･ ヤ星6000冬蟻 11■ド1㌃嚇 破砕帯 鉱化帯 .鉱化帯 第11図 ディキシｰバレｰDF45-14孔の鉱化帯 〰 角｡ 贈〰 く ｡少し風化した ｡溶岩土壌 溶岩/噴石 地熱地帯 石質/岩石質黛泥土 第13図プナ地域の土壌水銀の累積曲線 第12図 ディキシｰバレｰDF66-21孔の鉱化帯 ┩ ることが半uった. 土壌申の水銀濃度を地熱探査の一環として米国の ディキシｰバレｰルｰズベルト目本の野矢の3 地域で検討した結果水銀の高異常地域はいずれも 高い地温勾配を示す地域と一致することが判った (第14図第15図). アラスカのペリグリム温泉で土壌ガスとしてのヘ リウム濃度を測定したところ地温勾配の高い地域で ヘリウムの高い値カミ得られた. 3.2.2物理探査 カルフォルニア州ロングバレｰで室中熱映像(使 用波長はユ0-12μm4,5-5.5μm)をした結果抽出さ れた熱異常帯は6-30㎜深地温の高い分布域と一致 した. ネブラスカ州の低温熱水の探査アセスメントにお いて熱流量デｰタのコンパイルは大変有効な手段で あった･熱流量デｰタから求めた垂直断面におけ る等温曲線は第16図に示すようたものであった. アラスカ州ウナラスカ島サマｰベイ地域の温水の 熱源を検討した結果北酉方向の断裂に沿って貫入 した岩脈状のマグマに起因していることか判った･ 第2表地化学温度計による地熱貯留層の推定温度 地化学温度に基づく 推定貯留層温度アクネシウム生成の (℃)補正自由エネルギｰ 挑地( 巾6 し忌忌逃,＼､x緋 蜘拙 硝典 典半ミ型ミ嗅1J1轟1(暮肖き1逃奉賛亨篭醤くく))ミ壮穴穴⊥ヘム箏箏(喪o 刊o 甘) 尖e 梢ρ肖寧華悼倶 楽牒担髄 埠黒水ヒ水八八串蝿艦押 ㈵ぃ 1固一43E-9CBB1S 5S-3ξE-26DAB1 6S_41E-19BムA1S gS-38亘一211〕Dム1S 13S一々1E'7ACA1S 14S-36E-27CDA]一S 1屯S-39E-36ムD且1 15S-35E-3ムA]ヨ1S 15S-39E-8BDCユS 15S'ξ4E'13CCA1S ユ6S-36E-10BBC1S 茗49,0 ㈵ 鮎.5 ㈵ 鮎.5 ㈵ ㈬ ㈷ 20ξ ユ85 ㌶2ユ1 ㈳ ㈲ ユ76 ㈶㈶ ㈳ フ5 〰 ㈳ ㈲ 6毛 〶 ㈵ ユ25 (呂) (ヨ〕㌩ (ヨ) フ7㌰ ㌳ ユ28 2ξ.0 ㌳㌵27.屯 ㈱㈷㈳ ㌰ ㈷㈹ 1毛0 ㈶ ユ43㌸ ユ56 ㈲ ㌹ ㌵ 自由エネルギｰ ｡,9 ユ.O ユ.5 -O･考 1.工 一〇.1 2.単 一〇.毛 ㈮ 1値は理論的平衡からのエネルギｰ差(キロカロリｰ単位)(十)は過飽和を示し (一)は不飽和を示す 計算はコンピュｰタｰプログラムSOLMNEQ(Kh蛆akH皿dBames,1973〕に基づく 2温度はもっと高いかもしれない:測定が口元で実施できなかった 3推定貯留層温度が地表の温度よリ低かった
一28一 ㌳ 131015･ スケｰル ㌳ ｡宇㌶ メｰタｰ 第14図日本の野矢地域の土壌水銀濃度 一岬卯 ⑧支ケｰル ｡←㌫ 篤15図日本の野矢地域の地温勾配(｡F/100フイ･一ト) メｰタｰ 工♂2♂ ね T･一G･･d･21oc/㎞ T･第3系 ゆ一G蝸a一帖%/㎞ 2㎞〰 T･一G眺･が｡/㎞ Kp-c棚･4ボ｡/㎞ 附一℃軌一2%/㎞ 地点茸1の温度曲線深部坑井の温度曲線 熱流量測定地点#1 Q≡50仙2深部調査井 ･150m T･一㈱d.星2ioc/㎞ Kザ｡蝸d.巨ψデ｡/㎞ 吏p&K･白亜紀頁岩 胴 偃白亜紀ダコタ層群 ジュラ紀頁岩 古生代炭酸塩岩 先カンブリア紀 花岡岩,片麻岩 地点#2の温度曲線 `･一一一25一一一一一一_一一 一…一50..一....一一 一･･一75'一.一.一一 〇一一iO〇一一■一一 ∼ ゆ一､一､ぺ 熱流量測定地点#2 Q･5o刷/｡子 Kn一一一一一. ､､Kd 12､ 一15♂ J皿､一､一 PユS ､､胸 ･iO 1k面 一2km .コkm 第16図ネブラスカ西部デンバｰジュルスバｰクベｰスンの地温分布
匝一[雫 レベル 1000nl,イ氏享盟 物理検層 4本オｰム デｰタ読取リ 野外デｰタ収集 (温度測定) 調査試験測定 (地球物理的)2 %トン車 連続記録計 一マイクロプロセッサｰ 甲亟戸 デｰタ収集荷灘幕式 確認デｰタベｰス簿記3 整埠･計算 作図･作表 補正(地形補正) 補足テｰタテｰタ (熱伝導率)変形(熱流量) 室内測定 モデノレイヒ (ン･款妄1コノ)テｰタ解析解釈｡ (熱流量図と断面) 報告者結論議論6 第17図地熱デｰタ収集のための概念的な流れ図 熱流量や地温勾配のデｰタベｰスをつくるため第17 図に示したような流れ図に基づき第18図のようなもの を作成した. アイスランド南西部のベンジル地区において電気比抵 抗を測定した結果地熱地帯はすべて低比抵抗域となっ 4000m.高温 (150-26ぴC) 2伝導体 デｰタの精度点検 確 デｰタのプリント プロット 600m,低温,高温 (ユ1ぴ,20ぴC) 4'本オｰム献 圧m] “loo ･loP 〰 ･;oo潯 〰 ･60 i7∞ ･900 `lO∞ 〃6〃 …万 回心位置点検 コンピュｰタｰ 保管システム 第18図 地熱デｰタベｰスの一例 だ.また杢中磁気測定では地熱地帯は熱水変質のため 負の異常を示した. アイスランドのレイキャネス半島西部でシュランベル ジャｰ法で電気比抵抗を測定したところ第19図のよう な結果を得た.ここで低抵抗帯は地震頻発帯と一致し ていることよりプレｰト境界部に相当しているものと 思われる. SVARTSENGIの 地熱発電プラント ψ 〃'6'戸εムエ 凡例蘭･･Ω･ 〔コ･･1･Ω･ 睡藪…一･･∞Ω･≡……… 騒鰯･…｡Ω･ ･llOO 第19図 電気比抵抗断面図 ㌴ 7θ9-m
一30一 住 B_一B' き 深111 1000･11I 竺1土...｣一....｡ M2000･･1/ )1/伽q､ρ:/ 3000一｣一__________｣レ 電源=O.37V 第20図板状モデノレに基づいた自然電位 の理論値と実測値 送電線 て !.､ 第四紀火山(安山岩)の境界 ､神ノ｡ '､/㌧2･､ 0POAの大略の境界へ..川冊 '''“､･1. 一.一･lM /〃 ぶヤ｡卜① )①∼拙 蝶 ① ①寸 弋 ㈵弋弓弋 弓弋 第22図 2θθを5θ3②03594②a 温度(T) タｰミナル地熱地域のNo.1孔 の温度検層 10ドM 一･δポｰレrダｰのみで検出できる断層 レｰダｰ及びその他の画像で 検出できる断層 ○地質境界 .噴石丘 ･…･一一`･推定断層上の火口配列 ･一･一･確定断層上の火口配列 第21図シｰサットレｰダｰ映像 ヴァｰジニア西部で重力室中磁気温度勾配を測定 した結果ロｰマトラフは深部に潜在する古い堆積盆で あることが判明した. フィｰジｰ島ランバス地区で得られた自然電位のデｰ タを説明するために第20図のようなうすい板状のモデ ルを考えた. ノ･ワイ州マウイ島で13本の側線に沿って自然電位の測 定をした結果ほとんど地形や人造建築物の影響で説明 づけることができた. ネバダ州グラニット山地では南北性の正断層系が直 ↓レｰダｰ投射方向 佐 LO…R 協 古期板状撤橦岩質安山岩 グラス山流紋岩 リットルグラス山流紋岩 メディスン湖デイサイト ホフマン山デイ･サイト グラス山デイサイト バｰント玄武岩溶岩流 カラハン玄武岩溶岩流 インディアンスプリング火山灰 メディスン湖 接火山岩に破れているため地熱貯留層がどこに形成され ているか探すことカミ重要な課題となっている.今回重 力磁気自然電位土壌水銀熱流量を検討したカミ貯 留層の位置を決めることはできなかった. ニュｰメキシコ州北酉部のヘイメス山地でシュラン ベルジャｰ法による電気探査を行った結果3つの低温 地熱地域を見い出した.これらの地域は温泉や若い火 山岩の分布域と一致している. カルフォルニア州グラス山地でシｰサットレｰダｰ 映像調査を行った結果第21図のように種々の線構造を 認識することができた. 3.3｢地熱モデル｣ カルフォルニア州タｰミナルカイザｰの地熱井の温度 検層で第22図のような結果を得た.こ.れは1400-2200 フィｰト深で水平方向の熱水流動が存在することを示し ているので熱流量や地化学温度のデｰタを参考に第23 図のようなモデルを考えた. カルフォルニア州インペリアノレバレｰのブロウレイ東 部地域は地表徴侯は認められないものの重力の正異常 高熱流量低抵抗などのデｰタから有望た地熱地域と考 えられる. カルフォルニア州ガイザｰズにおいて今までに明らか にされた事実は①熱源はマグマの貫入による②帽岩
一31一 ワｰカｰ“0" 末端間欠泉 ､､o 窮麦簑劣＼二 (咋率籔籔､象い 1＼＼＼㌧一一一｡､.柳一 ま､1･､州｡o一 句111､､､､ .1ノ“∵､＼ぐ一._. !1＼､＼＼､■ ■OO'■､､＼､ 一'､＼＼ ''､､＼､ 1＼､＼､ ■･＼･＼＼紳◎O' ､＼､､＼ 塩化ナトリウム熱水＼､＼＼＼＼ (∼41ぴF)＼､＼＼｡＼州一 ＼＼＼ ･＼､･･｡､ ＼､､ ＼､一7000一 ＼､＼ ＼､＼＼＼＼ ＼､8000一 ＼＼ ＼温度(｡F) 1◎0200300400500 ＼＼＼ ＼ぺ ＼＼4＼)// 巾巾 巾曲線A,B,C,:ワｰカｰ“0" ､井での温度回復曲線 ぺ孔底温度 ､一ト､ い･/年平均気温と孔底温度 から計算された地温勾配 4.8･F!lOO■ 第23図温度検層デｰタ(第22図)を満足させる水理モデル 12一④E はセルフシｰリングで形成された③貯留層は破砕され たフランシスカンの地層である④フランシスカン複合 岩体は第三紀初期にはプレｰトのサブダクションによ りグレｰトバレｰの基盤をなした海洋地殻の下へ押し込 まれていた⑤グレｰトバレｰ系は貯留層と衣りにくい ⑥垂直方向の不透水層が若干存在する⑦貯留層は最初 熱水系であったカミ地表の温泉カミ貯留層の圧力を下げる ことにより蒸気卓越型となったなどのことである. 九州大学の林氏たちは地熱系の評価法の一つとして下 記のよう次式で表現される活動係数(AI)なるものを提 案した. 〃=(1-Tわ一丁刎)/(Tト丁星)×100→2) 但し n:ある深度における水圧下の沸騰温度 下閉:地化学温度計や液体包有物温度から推定される 最高温度 Tg:地温勾配3.c/100mと仮定した場合のある深度 での推定温度 台湾の地熱地帯は第24図に示す通りで地熱井の温度 検層から貯留層の存在が予測された.タトン火山群 1.C㎞ln解∼1 zτ齢｡瑚 '幽州.喚師欄 無碧燕 皐十冬閉陣酬 邑働1制哩胴 第24図台湾の地熱地帯 地熱貯留層のシミュレｰションの確度をあげるため 貯留層への注水放射状の流れ断層を通る流れ2次 元または3次元の多相流体などの条件を考慮して数値解 析を行った.その結果は第25図に示す通り測定値とほ ぼ一致するものであった. リオグランデリフト地熱地域で予想される地下の 熱対流を温度検層のデｰタからシミュレｰトして第26図 のような結果を得た.
一32一ケｰスB:2相' 漉 o△ o△喝必X△△エンタルピｰ 6664地62尾60切1綱58⑧△X堉 ④ o南｡XX o㌶｡口△飽和度沿｡ 10510■410■310■210■1100101 16茎 ｢ 15.玉 ミバ 第26図 水平距離km 数値解析により求められた等温曲線 トン/r2,日数/m2 ㌰ 圃 28㊥SEAFT79oSTANFORD △口S3X互NT止RCOMP ケｰスB2相 (26ミ↓24J.22只出2018水｡ kh=80,000md-ftQ=16.7㎏/･COREYkr｢W墨 10510410310210トン/｡2,日数/m2■11OoユO 第25図 トン/r2,日数/m2 実測値と理論値の比較 ネバダ州エノレコ北方95kmに位置するタスカロラでの 12日間の自然地震観測により第27図のような発電機構の デｰタを得た･また地震断層が広範囲にわたる液体飽 和地域と密接な関連をもっていることも明らかになった. 日本め阿蘇湯の谷の地熱モデルとして第28図に示され るような断層支配型の蒸気卓越モデルが提唱された. アイスランド南部セルフオッスでは1948年以来家 碍暖房として地熱を利用している.ここの地下水には 塩素濃度の高い熱水と低い冷水とか存在していてポン カルデラ壁 湯の谷 二酸化炭素/ .硫酸水 噴気及び 酸性硫酸水. ユO1 中岳火口 過.流紋岩 潅蝉､. 葛凹卵351u亀 匝呂り 寸匝一 ムム1｡1 ムHWY1! ol⑰ムムキ軸∵i ■魁11 ･J. △公､苛3D､之へ､㌫､2 ＼ 蓼軸秀一4脳1 一_一推定断層面隻 ⑧圧縮 ○引張 一一南傾斜方向 遜栃の木温泉 第27図 一一南傾斜方向 タスカロラで得られた自然地震の発震機構 プで汲み上げをはじめたら互いに混じるようにたった. その原因は坑井カミ冷水の下降域に位置していたためと思 われる. 日本重化学工業(株)の吉田氏は会議には参加されな かったカミ講演要旨集に日本の濁川の熱水の化学成分に ついて発表している･その中でカルシウム硫酸炭 酸の濃集は無水石膏方解石の溶解によりまたナト リウムカリウムの濃集は曹長石とカリ長石またはカリ 簗嚢絡雲簑㌶慧;τ篇㌫二簑ることができ 深部塩水 安山岩_ 一熱 第28図日本の阿蘇湯の谷の地熱モデル る(第29図)･このよう狂水平流動の影響を考える上で 流動係数α=K/γ"c一(3) 但しK:岩石の熱伝導率
一33一 ｡o 温度(℃) 5,OI;202;ヨO 回㌔回｡㌧ …へ㌔｡〆 ､｡｡へ竈｡｡｡ ￡ 幽30｡ オレゴン 難い糊､,, ^OO.m■･冊 〰 第29図温度曲線にみられる水平流動の影響 γ:流体速度 ":流体の単位質量 C:流体の熱容量 を考慮して次式のような解を求めた. 巫■1τ(･γ･)一･1〔φ[鵠■一(･) 但しx1流入点からの距離 Z:地表面からの深度 1:帯水層の深さ Tα:帯水層中の流体の温度 乏:時間 この解の一つを第30図に示す 3.4r坑井試験｣ 地圧型の地熱貯留層での塩水の還元は経費的に2倍程 度高くなるがメタンの回収率が3-10倍になるので経済 的に有利と判断される. 坑井内の熱水供給層準と流動方向は圧力検層デｰタと 静水圧における圧力デｰタとの比較から求められること が判った. セメントボンド音波検層は第31図に示すようにケｰ シングと坑壁との密着度合を適確に知る上で重要である. この検層装置を改良して275.C以上でも使用可能と させた. メキシコ湾岸の地熱井で地層水の塩濃度を知るためS P検層を行った結果実際の値と大きく違った.そこで 頁岩中のナトリウムイオン移動係数と泥の比抵抗とを 考慮して改良したSP検層法を開発した. 日本の大沼八丁原大岳でのトレｰサｰ試験のデｰ 5囹1回O 昌 )1S藺 挫賭｡何回 宇田3田日 温度(℃) 何204日6回8画10④〵〰 イも 1m0;㎜05咀固000 第二0図理論的に計算された温度曲線の時間変化(年単位) X=O,α=O.13として嚢∴一ミケｰシング 糞{,セメント 送信機嚢/一ス 恋ケｰシング 信号地膚 信号 受信機地層･ 齪 ケｰシング1地層1 10■o秒部位一i一一一 七メノトされていなL部分ではケｰン ケｰシング信号及ぴ地層億号がともに イ氏いj藷含は､'{イフの密措はよいが工也 層への密蒲が悪いことを意味する｡ 第3!図セメント ケｰシング信号が低いことは七メント ヘの密着がよいことを意味する｡地層 イ.亨号が強いことは､セメントと地層の 間の密蒲が良いことを意味する｡ ボンド音波検層とその記録 タを参考にして(第32図)フラクチャｰ流動モデルで数 値解析したところ実測値とよく一致する計算結果を得た (第33図). ニュｰメキシコ州フェントンヒル計画で300℃を越え る蔦温岩体の温度測定は大変困難であったが温度検層 と坑井内測定でよい結果を得ることができた. ラフトリバｰで注入試験をしたところある浅い坑井 では注水に対応して圧力増加が観測されまたある坑井 では堆積物の塑性変形に伴う圧力降下が観測された. デジタノレ式坑井検層は種々の岩相変質度破砕度な どを知ることができるのでカッティングスによる岩相 決定を補完するものとして有効な手段である.
一34一 偐 〵ユ5PPmユ.00.5 `. 'ミ. 一.一.`.㌃. ■1月2月3月一4月5月6月 第32図 3月4月5月6月 目本の大沼地熱地域でのトレｰサｰ試験の結果 3.5r貯留層の化学と工学｣ 断層に賦存する熱水系を第34図のように二次元でモデ ル化しその温度勾配の時間的変化を計算して第35図の よう衣結果を得た. ニュｰメキシコ州フェントンヒルで人工的に造られた 熱水循環系は臭素82によるトレｰサｰ試験によりその 経路がよく認識された. ニュｰメキシコ州バイアスカルデラ内のバカ地熱地 “Z ･Z 地表T 岩石1 (C1人1ξ∴'三市水､1:11紬･1㌻ζ∼昌鮎:熟一{…二漱三船O 岩石2川 ρ2C2人2川ト1lll岩石2 川川 ,葦b 中← で第34図断層賦存型の地熱モデル τ睨雷州州･Tb1 伉 ◎8〉0` 帯水屑甘“二･'』製ふ』 .0◎1.αξ･･1 欄伽.1 ■.1Oo30. 鳴γ国1･ ･旧は⑱ω剛.τ奄'o05羽 ･1る ･2.0 0.123狗3β.7.8.91.0 τ｡上阯0τI･τ一1 第35図 0τi･τ01 数値解析により得られた温度勾配の時間変化 08ムt/t★O.工∼1.O' 蟄0.1ずつの増加重 憩06 ←二1 ｣0.4 二 山､ O.01.02.03.04.05.06.07,081Ω9.∩1Ω 第33図 ㈰ 時間割れ回流動モデルにより計算されたトレｰサｰ 濃度減衰曲線 域で詳細な圧力温度検層が行われて第36図のようなモ デルがつくられた. インペリアノレバレｰの地熱井で貯留層へ別の新しい水 を注入したところ硫酸塩カミ沈澱した. 地圧型の地熱貯留層の経済性を検討するためルイジア ナ州南部の帯水層を例に数値解析したところ生産効率 は配管の太さ地層の割れ目密度空隙率初期圧力な どに大きく影響されることが判った. イｰストメサの地熱井でフラッシュ圧力を測定した ところ17-345psiで従来言われていた圧力より高かっ た.これは二酸化炭素などの非凝縮性ガスによるもの と思われる. 地熱系の二酸化炭酸含有量は液体中よりも気体中に濃 縮するため熱水中の二酸化炭素含有量は貯留層よりも 一般に低くなる. 密度検層と中性子検層の対床性から貯留層中の蒸気特 性を知ることカミできる.またガンマｰ線検層からは岩 石の熱水変質度を知ることができる. 塩水を地下に還元する前に浮遊性固形物を除去するた め第37図のよう放除去装置を製作した. メキシコのセロフリユｰトのデｰタを基に地熱貯留 層をシミュレｰトして計算した結果第38図のような圧力 減衰曲線を得た. 帽岩･ 等温些虹 ､㍗∵1 ビ㌔一一/＼ 飽和曲線(2相の場合)＼ または圧力過剰(液相の場合) 第36図 バカ地熱貯留層 の概念図
タンク ■＼ μ o､､､ スプレｰシスァム 低圧無気流入口 高圧熊気流入口 亡温水流入口 第37図 {マンホｰル浮遊性固形物の除去装置 火かき 粉末令火かきモｰタｰ 淡水タンク 〵〰 ε ＼戰 只85 出80 ニュｰメキシコ州フェントンヒルで人工的に作った貯 留層を用いて286目の流動試験が行われた. 3.6｢その他の分科会｣ 日本関連の発表としてはr地熱の直接利用｣の分科会 およびポスタｰセッションで防衛大の関岡氏が岩手県雫 石町での熱水利用計画について講演した. 4会議の終った後で 10月29目の午前中で会議カミ終了した.その午後にド レッサｰというヒュｰストンに本社をもつ掘削検層関連 の複合企業が日本人参加者を会社見学に案内してくれた. 会社の実験室やトレｰニングセンタｰを見せてもらった がいずれも機能的につくられていた.この会社は石 油産業とともに育ってきた長い経験を生かして高い技 術水準を確保しているようにうかカミえた.現在の地熱 開発において貯留層の実体把握ということが最大の焦点 とたっていることを考乏ると日頃検層などにうとい私 〵 時間(年) 第38図セロフリユｰトでの今後30年間 に予想される圧力減衰 にも地熱分野での検層技術貯留層評価技術の重要性カミ 痛感させられた. 10月30目はヒュｰストンの市内観光を楽しんだ.午 前中はダウンタウンを見学しガイドから歴史などの説明 を受けた.その英語はよく理解できなかったカミ短か い歴史しかないアメリカであるが故に歴史を大切にし ようとする心意気は十分感じとれた.午後はアポロ衛 星で有名になったジョンソンスペｰスセンタｰを見 学した･まず広い敷地内に入っていくと野外に3本の ロケットが展示してある･2本は10メｰトル程度の小 さいものであるが残りの1本は100m程度の長さのあ る三段式ロケットで目の当りにするとすごい迫カガミ ある･この他敷地内には宇宙航空士トレｰニングセン タｰ衛星との交信をする指令室種々の展示館なとた くさんの建物カミある.短い見学時間であったが展示 カミ見学者のために十分配慮されていたのでアポロ衛星 に乗って月面に立つ自分の姿をしばし夢みることができ た.写真3ドレッサｰ工業株式会社 写真4ジョンソンスペｰスセンタｰの月回ケット
