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CO2貯留のナチュラル・アナログ 

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CO2貯留のナチュラル・ア ナログ研究の主な目的は、以下のような疑問に答えることにある: (1) CO2地中隔離構想の科学的・技術的健全性の検証:天然CO2貯 留(鉱床)サイトの研究により、長期地中隔離の概念が科学技術的に健全であることを確認する。 (2) CO2地中隔離の安全性検証:地震、地盤変動、地下水汚染、漏洩などのような害が起きる可能性があ るか? 人間や動植物への害はどのようにおきるか? (3) 予測モデル・シミュレーションコードや室内実験の検証、ヒストリー・マッチング:シミュレーションや実験が実際の地下の事象を満足に表しているか?違いが あれば、何が原因か?修正、調整を如何にするか? (4) トラップ(隔離)メカニズムの検証:CO2を地中に隔離する地質環境は何か?リークの経路は?生物 圏や大気圏へのCO2放出は如何なる原因で、どのように起きるのか? (5) 長期予測:気候変動、地殻変動、火山・地震活動などの変動要因の影響評価、長期予測は可能か? (6) モニタリングの方法:CO2湧出をモニターする技術とノウハウを取得する。モニタリング技術の有効 性を検証する。 (7) ベースライン状態の確認:CO2地中隔離による影響を知るためには、人為的に改変する前の常態を 知っていなければならない。天然のバックグラウンドのCO2フラックスはどの程度か?季節変動や降雨による 変化、スポット的な高フラックスがあるか? (8) サイト要件:地質や土地条件による隔離性能の違いは?サイト選定の用件は? (9) リスク評価:環境影響、リスク評価、シナリオ解析、リスクマネージメントの方法、考慮すべき事象の検討。 (10) 規制:CO2地中隔離の法規制は如何にするべきか?どこまで可能で、何が不必要か? (11) 温室効果ガス削減効果:CO2地中隔離による温室効果ガス削減効果は如何にカウントするか?温室 効果ガス削減事業やCDMとして成立するための要件、記録・報告すべき事項は?

松代地震ナチュラル・アナログ
 1965年〜1967年にかけて発生した長野県松代地震では、CO2を含んだ総量1,000万立方m (0.01立方km)もの地下水が噴出した。皆神山の北東部の群発地震中心域に、雁行配列した割れ目帯からなる延長約3kmの地割れ帯(松代地震断層帯) が形成された。1966年9月中旬には地震発生がピークを迎え、震央域で最大1mにおよび隆起と、地割れ帯付近でCO2含 有水が多量に噴出し、土壌ガス中のCO2濃度が5〜13%まで上昇した。CO2湧 出量については確実なデータは無いが、最大40万トン程度以内と推定される。CO2含有水の噴出を境とし て、隆起域は沈降し始め、湧水域内では大小の地すべりが発生した。
 隆起を引き起こした圧力の源は、地表へ湧出してきたCO2含有水であり、CO2含有水の上昇・湧出に伴う東西圧縮応力下の破壊現象として、松代群発地震が発生したという「水噴火説」が提唱され た。最近の研究により、CO2が地表での発泡により噴出現象を起こしただけでなく、深部での群発地震発生に も積極的な役割を果たしていた事が明らかになってきている。
CO2を地下に圧入すると、間隙中のCO2を含む水の圧力が 上昇することになり、群発地震の際の松代の地下と似た状態を人為的に作ることになる。したがって、松代群発地震の際のCO2の 挙動は、二酸化炭素地中貯留のナチュラルアナログということができる。特に、地下に貯留されたCO2の地震 時の挙動を知ることができる貴重な例になる。しかし、松代群発地震では、CO2の湧出による人畜への被害は 無く、温泉水量の増加という益の方があった。地震時の地下に貯留されたCO2の挙動を評価するためのナチュ ラルアナログとして、松代群発地震は二酸化炭素地中貯留の安全性を示す例として、世界的にも貴重である。
 現在でも松代温泉地域ではCO2に富む温泉水が温泉ボーリング井を通して地下から湧出しており、CO2含有水は、現在でも震源域に残存していると考えられる。しかし、現在ではCO2が 大量に地表に湧出する状況には無く、湧出しているとしても局所的かつ少量である。地表へのCO2湧出状況は 地表水や浅い地下水に大きく影響されている可能性があり、日本のような湿潤地帯ではCO2地中貯留の安全性 を高める要因として表層水や浅層地下水が重要なことが示唆される。二酸化炭素海底下貯留は海洋水の隔離効果が期待できるので、安全性は高いと期待される が、海底下貯留のナチュラル・アナログの研究が必要である。

主な解説・論文
2006CO2誘 発地 震だった松代群発地震:
小出 仁、山本晃司、戸高法文、中西繁隆、當舎利行 (2006): 松代地震断層の多 重エシュロン構造とCO2含有水の力学的相互作用−CO2地 中貯留のナチュラル・アナログとしての松代群発地震―、月刊地球、Vol.28, No.11, p.801-808.


2006b,戸高法文、中西繁隆、當舎利行、山本晃司、小出仁:  松代群発地震における深部からの上昇流体の物理学的・化学的挙動、月刊地球、Vol.28, No.11,p.792-800.
2006c, Koji Yamamoto, Hitoshi Koide, Toshiyuki Tosha , Ryosuke Aoyagi, Shigetaka Nakanishi, Norifumi Todaka, Sally Benson, Jonny Rutqvist, Jennifer Lewicki: Natural Analogue Study for Geological Sequestration of CO2 at the Matsushiro Earthquake Fault Zone, Japan: CO2 Seepage Mechanism, Proeedings for 8th International Conference on Greenhouse Gas Technologies, Elsevier
2006d,Koji Yamamoto and Hitoshi Koide: Earthquake related fluid migrations: Mechanism, historical records and lessons learnt, Proeedings for 8th International Conference on Greenhouse Gas Technologies, Elsevier


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温暖化防止地球システム(株)
小出 仁・小出すみ子
E-mail:Hitoshi.Koide@gmail.com

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