Rock mass characterization of the Late Cretaceous Toki Granite in central Japan with special reference to the fracture system: analysis by integration of drill-core data and borehole TV images

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Title

Rock mass characterization of the Late Cretaceous Toki Granite

in central Japan with special reference to the fracture system:

analysis by integration of drill-core data and borehole TV images(

内容の要旨(Summary) )

Author(s)

DIA CHEIKHNA

Report No.(Doctoral

Degree)

博士(工学) 甲第356号

Issue Date

2009-03-25

Type

博士論文

Version

URL

http://hdl.handle.net/20.500.12099/33517

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氏名(本籍) 学位の _種 _類学位授与番号学位授与日付専攻学位論文題目学位論文審査委員 DIA _{CHEIK耶A(セネガル)} 博士(工学) 甲第 356 号平成 21年 3 _月 25 _日生産開発システム工学専攻 RockmasscharaCterizationoftheLate CretaceousTbkiGra皿辻eincentr JapanwithspecialreferencetothefractureSyStem:analysisbyintegrationof drin-COredataandboreholeTVinages (中部日本に分布する後期白亜紀土岐花崗岩の割れ目系に着目した岩盤評価:岩芯データとボアホールテレビ画像の統合解析) (主査)教授小嶋智 (副査)教授八嶋厚教授佐藤健准教授大谷具幸

論文内容の要旨

本論文は,典型的な変動帯小規模花崗岩体の一例として,岐阜県南東部に分布する後期白亜紀の土岐花崗岩を取り上げ,その岩体内に発達する割れ目の特徴を,深度1,000mに達する複数のボーリング孔から得られた岩芯やそのボアホールテレビ(BTV)画像,あるいは超深地層研究のために掘削された立坑のデータを用いて明らかにしたものである｡論文は3部構成となっており,第1部では,既往の研究により明らかにされた岩盤中の割れ目の特徴, 記載方法,形成応力場,火成岩体の冷却･定置の歴史との関係などのうち,とくに本論との関連が深いものがレビューされている｡

本論文の主体をなす第2部は東アジアの地体構造の中での土岐花崗岩やそれが含まれる領家変成帯の位

置づけから始まる｡次に,岩芯にみられる割れ目とBTV画像上で確認される割れ目の対比方法とその結果が述べられている｡本研究では4本のボーリング孔に認められる,上記対比によって同一と解釈された割れ目について解析が行われている｡割れ目の方位は,水平に近いものと,東1軋西北西一束南東,北北西一南南東,東北東一西南西の4つの走向を持ちほぼ垂直なものがある｡垂直な割れ目の方位は,本地域に見られる主要な断層である月吉断層と次月断層にほぼ平行である｡割れ目面の形状は,ほぼ平滑で平面状のP 型と不規則でギザギザしたⅠ型に分類される｡例外もあるが,一般にP型割れ目は垂直に近いものが多く, Ⅰ型割れ目は水平に近いものが多い｡P型割れ目は,調査地域の主要断層からの距離が遠くなるほど,その数が少なくなる傾向がある｡割れ目は緑泥石,石英,方解石,スメクタイトなどの鉱物で埋められている場合がある｡これら鉱物によって埋められた割れ目には垂直に近いものが多い一方で,水平に近い割れ目は充填鉱物を持たないものが多い｡以上のことから,土岐花崗岩中には,調査地域の主要断層に平行で緑泥石などに充填されたP型割れ目と,ほぼ水平で充填鉱物を持たないⅠ型割れ目によって特徴づけられる割れ目系が発達していることが明らかとなった｡次月断層と月吉断層は,中新世の瑞浪層群は切っているが鮮新世の土岐砂礫層は切っていない｡したがってⅠ型割れ目は土岐花崗岩の冷却･上昇･定置といった後期白亜紀"中新世の活動に伴って形成された割れ目系であり,P型割れ目は土岐花崗岩が主として中新世以降に被った構造変形に伴って形成された割れ目系と考えられる｡第3部では,瑞浪超深地層研究所建設のために掘削されている立坑のデータを用いて行った研究の成果が述べられている｡立坑掘削に先だって掘られた直径8cmのパイロットボーリングの岩芯,BTV画像,物理検層などのデータから,実際に掘削された直径6.5mの立坑の壁面の岩盤状態を予測しようとするものである｡岩芯とBTV画像のデータを用いて上記の方法で対比することができた割れ目の方位は,月吉断層に平行で垂直なものが多い｡岩芯観察により技術者によって評価された岩盤等級と,エコーチップ硬度計を用いて計測された岩芯の硬度には一定の相関が見られるが,CH級とCM扱およびCL級とD級は同じ硬度領域にプロットされ,両者を分離することはできない｡エコーチップ硬度計を用いて計測されたコアの硬度と物理検層によって得られたP波およびS波速度,比抵抗は良い相関を示す｡これらの結果を統合した岩盤評価は,実際に掘削された立坑の壁面の岩盤等級と良い相関がある一方で,それらのデータからある深度の岩盤の健全度のばらつきまでを推定することはできなかった｡今後の展望として,造構作用によって形成された割れ目と土岐花崗岩の発達史との関連をより明確にするためには,P型割れ目の割れ目面上にしばしば認められる条線の方位を検討すること,充填鉱物には様々

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-17-な温度条件下で析出するものが見られるので,それらの放射性同位体年代を検討することが必要であることが述べられている｡

論文審査結果の要旨

本論文は,典型的な変動帯小規模花崗岩体の一例として,岐阜県南東部に分布する後期白亜紀の土岐花崗岩を取り上げ,その岩体内に発達する割れ目の特徴を,深度1,000mに達する複数のボーリング孔から得られた岩芯やそのボアホールテレビ(BTV)画像,あるいは超深地層研究のために掘削された立坑のデータを用いて明らかにしたものである｡その内容を審査した結果,本論文は岐阜大学工学研究科の学位論文としてふさわしい内容を有するものであると判断した｡本論文の内容を以下に簡潔に記す｡論文は3部構成となっており,第1部では,既往の研究により明らかにされた岩盤中の割れ目の特徴, 記載方法,形成応力場,火成岩体の冷却･定置の歴史との関係などのうち,とくに本論との関連が深いものがレビューされている｡本論文の主体をなす第2部は東アジアの地体構造の中での土岐花崗岩やそれが含まれる額家変成帯の位置づけから始まる｡次に,岩芯にみられる割れ目とBTV画像上で確認される割れ目の対比方法とその結果が述べられている｡本研究では4本のボーリング孔に認められる,上記対比によって同一と解釈された割れ目について解析が行われている｡割れ目の方位は,水平に近いものと,東一西,西北西一束南東,北北西一南南東,東北東一西南西の4つの走向を持ちほぼ垂直なものがある｡垂直な割れ目の方位は,本地域に見られる主要な断層である月吉断層と次月断層にほぼ平行である｡割れ目面の形状は,ほぼ平滑で平面状のP 型と不規則でギザギザしたⅠ型に分類される｡例外もあるが,一般にP型割れ目は垂直に近いものが多く, Ⅰ型割れ目は水平に近いものが多い｡P型割れ目は,調査地域の主要断層からの距離が遠くなるほど,その数が少なくなる傾向がある｡割れ目は緑泥石,石英,方解石,スメクタイトなどの鉱物で埋められている場合がある｡これら鉱物によって埋められた割れ目には垂直に近いものが多い一方で,水平に近い割れ目は充填鉱物を持たないものが多い｡以上のことから,土岐花崗岩中には,調査地域の主要断層に平行で縁泥石などに充填されたP型割れ目と,ほぼ水平で充填鉱物を持たないⅠ型割れ目によって特徴づけられる割れ目系が発達していることが明らかとなった｡次月断層と月吉断層は,中新世の瑞浪層群は切っているが鮮新世の土岐砂礫層は切っていない｡したがってⅠ型割れ目は土岐花崗岩の冷却･上昇･定置といった後期白亜紀"中新世の活動に伴って形成された割れ目系であり,P型割れ目は土岐花崗岩が主として中新世以降に被った構造変形に伴って形成された割れ目系と考えられる｡第3部では,瑞浪超深地層研究所建設のために掘削されている立坑のデータを用いて行った研究の成果が述べられている｡立坑掘削に先だって振られた直径8cmのパイロットボーリングの岩芯,BTV画像,物理検層などのデータから,実際に掘削された直径6.5mの立坑の壁面の岩盤状態を予測しようとするものである｡岩芯とBTV画像のデータを用いて上記の方法で対比することができた割れ目の方位は,月吉断層に平行で垂直なものが多い｡岩芯観察により技術者によって評価された岩盤等級と,エコーチップ硬度計を用いて計測された岩芯の硬度には一定の相関が見られるが,CH級とCM級およびCL級とD級は同じ硬度領域にプロットされ,両者を分離することはできない｡エコーチップ硬度計を用いて計測されたコアの硬度と物理検層によって得られたP波およびS波速度,比抵抗は良い相関を示す｡これらの結果を統合した岩盤評価は,実際に掘削された立坑の壁面の岩盤等級と良い相関がある一方で,それらのデータからある深度の岩盤の健全度のばらつきまでを推定することはできなかった｡

最終試験結果の要旨

最終試験では,学位論文提出者の学力･研究能力を審査するために,以下の点について英語で質疑応答を行った｡口頭試問の結果,論文提出者より的確な解答を得ることができ,論文提出者は岐阜大学工学研究科博士後期課程修了者としてふさわしい学力･研究能力を有していることを確認した｡ 1.構造地質学に関する基礎的知識体系の理解度｡ 2.東アジアの地質構造発達史に関する知識とその中での研究対象(土岐花崗岩)の位置づけに関する理解度｡ 3.研究対象である土岐花崗岩の岩石学的,地質年代学的,構造地質学的特徴を理解するための基礎知識｡ 4.岩盤の健全度を評価するための応用地質学的,地球物理学的手法の原理｡ 5.岩盤の応用地質学的健全度評価の結果を土木工学の研究や土木構造物の施工に活用するための手法｡