ROVなどを用いた時間領域EM法 Marine time-domain electromagnetic technologies using ROV





 海底熱水鉱床が,新しい金属鉱物資源として着目されており,そのための探査技術の実用化が急務とされている。陸域での鉱山調査技術として,電気・電磁探査法は最も普及した探査法であり,それらを海底の調査に適用する技術について研究を行った。海底での電磁探査では,陸域と比べた場合,その膨大な低比抵抗の海水の影響が問題となる。また,実際上大きな送受信機間隔の測定を実施するのは困難な点も多いと考え,送受信機間隔の制約の少ない時間領域の電磁探査法を中心に総合的な検討を行った。まず,3次元の数値実験で,一辺が5m程度のコイルを海底付近に置いた場合の探査能力などを検討し,厚さやかぶりがそれぞれ100m程度までの鉱床に対しての探査能力があること,水平方向の分布の境界を明瞭に捉える能力があることなどを確認した。さらに実用的な問題を検討するために水槽モデル実験を行い,並行して磁気インピーダンス効果を利用した高感度(約 1pT),広帯域(DC~100kHz)の海底磁力計を開発した。引き続き1辺が3mの送信コイルを使って,深さ32mの浅海での実験を行い,海底下に設置した金属の網を捉えることができた。これらの成果のもとに, ROVの下部に一辺が約2.5mの送信コイルを巻き,中央下部にMI海底磁力計を取付け,測定状況は母船のコントロールルームでリアルタイムにモニタできる装置を設計・製作し,ROV(ハイパードルフィン)を用いて伊豆・小笠原海域の白嶺鉱床で海域実験を実施した。その結果,鉱床域と鉱床外の違いを検出することができ,時間領域の電磁探査技術が海底熱水鉱床の探査に有効であることが示された。さらに海底熱水鉱床を目的とした電気・電磁探査の基本となる,熱水鉱床サンプルの電気的特性や化学分析を行い,熱水鉱床の鉱石が高いIP値を示すこと,沖縄トラフ海域と小笠原海域での鉱石の物性の違いがあることなどがわかった。

 The ocean bottom hydrothermal deposits are thought to be among the key mineral resources contribute to our future, and the urgent developments of submarine geophysical tools are strongly demanded. Electrical and electromagnetic methods are most commonly used for the onshore mineral explorations, but the technologies to apply to the ocean bottom survey are not yet developed. The main purpose of this research is to develop new ocean bottom EM technologies, and the time domain EM methods are decided to be the principal technology due to the flexibility of selecting transmitter-receiver offsets. The 3D numerical simulations and water tank analog model experiments were performed to define the practical problems for the EM technologies to apply to the ocean bottom. New magneto-impedance sensors for the ocean bottom are also developed, with high sensitivity (up to 1pT), and wide frequency range (DC-100kHz). Test surveys were performed at the shallow sea water of 32 m depth, and made practical problems clear for the ocean bottom measurements. Then more practical experiments were done at the Hakurei deposits, Ogasawara area by using ROV (Hyper dolphin) to test our newly developed system, with 2.5m square transmitting loop attached around the ROV, and MI magnetometer at the center of the bottom. Using this system, we could adequately distinguish the differences of the resistivities between the inside and outside of the ocean bottom mineral deposits. We are also measuring electrical properties of the core samples from the ocean bottom mineral deposits to analyze the EM results, and the differences between Okinawa and Ogasawara areas are clearly defined. High IP effects of the mineral samples are also recognized among the key properties of the samples. Although more high power transmission of the currents are required for the depth of investigation of up to 100m, we could clearly provide the effectiveness of the time domain EM technologies to apply to the ocean bottom mineral deposits.


  • 物理探査

    物理探査 64(4), 255-266, 2011-08-01

    社団法人 物理探査学会

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