社団法人 物理探査学会
第139回(平成30年度秋季)学術講演会


岩石の電気伝導度に対する水飽和率および塩濃度の効果

講演要旨(和文)
地下水面より上の不飽和帯では、岩石間隙中の水の量(水飽和率)やイオン濃度が変化し、物質移動や反応に影響を与える。岩石の電気伝導は間隙水の伝導と鉱物表面水の伝導の和とされているが、水飽和率が低い状態の電気伝導については、定量的な理解がなされていない。そこで本研究では、主に石英からなるベレア砂岩を用いて、低い水飽和率までの電気伝導度を調べた。 岩石試料(直径 50 mm、厚さ10 mm)の間隙を純水及び0.001, 0.01, 0.1, 1 mol L^(-1) NaCl水溶液で飽和させ、自然乾燥により水飽和率を減少させ、インピーダンスメータを用いて電気伝導度を測定した。さらに、岩石から遠心分離で取り出した間隙水の電気伝導度を測定した。 得られた電気伝導度測定結果は、間隙水(バルク水)の伝導と鉱物表面の伝導の和で表現した理論式に、間隙水の屈曲度と鉱物表面の屈曲度を導入することで近似できた。

講演要旨(英文)
Above water tables on the earth surface (unsaturated zone), water quantities (water saturation) and ion concentrations in rock pores change affecting various material transport and chemical reactions. Electrical conduction in rocks is considered to be composed of conductions in bulk pore water and mineral surfaces. Electrical conductivity (mainly at 100 kHz) of Berea sandstone (porosity: 25.4%, permeability: 170 mD) initially saturated with varying NaCl concentrations (0, 0.001, 0.01, 0.1, 1 mol L^(-1)) was measured by an impedance meter at decreasing water saturation during water evaporation. Electrical conductivity of pore water extracted by centrifugation was also measured. The obtained conductivity values can be well simulated by the model equation composed of conduction of bulk pore water and that of mineral surfaces by introducing both tortuosity of bulk pore water and mineral surfaces.