地下深部に眠る未利用地熱エネルギーの姿が明らかに~革新的イメージング技術が可能とする超臨界地熱発電~

2025-09-25 東京大学

東京大学工学系研究科の研究チームは、地下深部の超臨界地熱資源を可視化する新しいイメージング技術を開発した。通常の地熱発電は200℃前後の熱水を利用するが、地下5km以深に存在する超臨界流体(400℃以上)は数倍のエネルギーを持つ。しかし到達困難で、資源量や分布の把握は長年の課題だった。本研究では地震波や電磁波データを統合する革新的手法を用い、地下深部の温度・流体分布を高解像度で推定。世界的にも未利用の超臨界地熱発電の実現に道を拓く成果であり、再生可能エネルギー拡大と脱炭素社会に大きく貢献することが期待される。

地下深部に眠る未利用地熱エネルギーの姿が明らかに~革新的イメージング技術が可能とする超臨界地熱発電~
三次元弾性波探査の結果と解釈図

<関連情報>

透過窓を通る超臨界流体の流れと火山性脆性-延性遷移帯における相転移 Supercritical fluid flow through permeable window and phase transitions at volcanic brittle–ductile transition zone

Takeshi Tsuji,Rezkia Dewi Andajani,Masafumi Katou,Akio Hara,Naoshi Aoki,Susumu Abe,Hao Kuo-Chen,Zhuo-Kang Guan,Wei-Fang Sun,Sheng-Yan Pan,Yao-Hung Liu,Keigo Kitamura,Jun Nishijima & Haruhiro Inagaki
Communications Earth & Environment  Published:24 September 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s43247-025-02774-4

Abstract

Hydrothermal fluid migration and supercritical phase transitions around the brittle–ductile transition are key to understanding volcanic activity and geothermal energy, but it remains challenging due to limited subsurface imaging. Here we conducted active-source seismic surveys at Kuju volcano, Japan, applying extended common-reflection-surface analysis to image magma-related and hydrothermal structures. We further estimated earthquake hypocenters, focal mechanisms, and seismic velocity. A continuous horizontal reflector could indicate a low-permeability seal confining supercritical fluids, while a low-amplitude reflection zone reveals fractures disrupting the seal. This permeable window, located at the magma margin, coincides with earthquake clusters of various focal mechanisms, suggesting upward fluid migration. A plume-shaped zone with low P-wave and S-wave velocity ratio (Vp/Vs) above the permeable window indicates thermally-altered formations and gas release from phase transitions. These results provide 3D visualization of the interplay among trapped supercritical fluid, its migration through permeable window, and related seismicity near the brittle-ductile transition.

1702地球物理及び地球化学
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