(57)【要約】【課題】海底疑似反射面が存在する海底の地層において、メタンハイドレート存在領域を探査できるハイドレートの存在領域探査方法及び探査システムを提供する。【解決手段】広周波数帯域を有する震源を用いた地震探査の計測結果から低周波数帯域を用いて海底の地層構造図を作成し、この地層構造図から特定された海底疑似反射面の場所において、海底疑似反射面より上方の計測結果の信号のスペクトルを求め、探査の全周波数に渡ってスペクトルが大きく、かつ、高周波数帯域のスペクトル強度が低周波数帯域のスペクトル強度より大きい部位を抽出し、抽出部位が無ければハイドレートは存在しないと判定し、抽出部位があればこの抽出部位にハイドレートが存在すると判定する。【選択図】図２
2008014830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射法地震探査方法によって海底下のハイドレードを探査するためのハイドレートの存在領域探査方法であり、広周波数帯域を有する震源を用いて地震探査を行うステップと、該地震探査の計測結果から低周波数帯域を用いて海底の地層構造図を作成し、該地層構造図から海底疑似反射面の存在領域を特定するステップと、該海底疑似反射面が存在する場所において、広周波数帯域におけるスペクトルを求めるステップと、前記スペクトルにおいて、探査の全周波数に渡ってスペクトルが大きく、かつ、高周波数帯域のスペクトル強度が低周波数帯域のスペクトル強度より大きい部位を抽出するステップと、前記抽出部位が無ければ、ハイドレートは存在しないとするステップと、前記抽出部位があれば該抽出部位にハイドレートが存在すると判定するステップとを有してなることを特徴とするハイドレートの存在領域探査方法。
【請求項２】
前記スペクトルを求める際に、共通反射点重合法を用いることを特徴とする請求項１記載のハイドレートの存在領域探査方法。
【請求項３】
前記スペクトルを深さ方向に移動させる解析窓毎に求め、スペクトルにおいて前記抽出部位が生じ始める解析窓がある深さをハイドレート層の上面とするステップと、前記海底疑似反射面をハイドレート層の下面とするステップとを有してなることを特徴とする請求項１又は２記載のハイドレートの存在領域探査方法。
【請求項４】
反射法地震探査方法によって海底下のハイドレードを探査するためのハイドレートの存在領域探査システムであり、広周波数帯域を有する音波を送信する震源となる送波器と、該送波器が発信した音波の地層からの反射波を受信する受信器と、該受信器で受信した反射波の信号を解析する解析手段とを有し、該解析手段が、地震探査の計測結果の低周波数帯域を用いて作成した海底の地層構造図から海底疑似反射面の存在領域を特定すると共に、該海底疑似反射面が存在する場所において、地震探査の計測結果の広周波数帯域において求めたスペクトルが、探査の全周波数に渡って大きく、かつ、高周波数帯域のスペクトル強度が低周波数帯域のスペクトル強度より大きい部位を抽出し、前記抽出部位が無ければ、ハイドレートは存在しないと判定し、前記抽出部位があれば該抽出部位にハイドレートが存在すると判定することを特徴とするハイドレートの存在領域探査システム。
【請求項５】
前記解析手段が、前記スペクトルを求める際に、共通反射点重合法を用いることを特徴とする請求項４記載のハイドレートの存在領域探査システム。
【請求項６】
前記解析手段が、前記スペクトルを深さ方向に移動させる解析窓毎に求め、スペクトルにおいて前記抽出部位が生じ始める解析窓がある深さをハイドレート層の上面とし、前記海底疑似反射面をハイドレート層の下面とすることを特徴とする請求項４又は５記載のハイドレートの存在領域探査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底の地層内等にあるハイドレートの存在領域探査方法及び探査システムに関し、より詳細には、海底疑似反射面が存在する海底の地層において、ハイドレードの存在領域を検出できるハイドレートの存在領域探査方法及び探査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
日本周辺の海底にはエネルギー資源となりうるメタンハイドレート等のハイドレートが相当量存在しており、これを有効利用することが望まれている。そのためには、これらのハイドレートの資源の探査が必要となる。
【０００３】
この探査手段の一つに反射法地震探査がある。この反射法地震探査では、海面付近や海中や海底で、圧縮した空気を瞬時に海中に放出するエアガンや圧電素子や超磁歪合金等の振動源（送波器）で、振動（音波）を発生させ、海底面や海底下の地層の境界面等で反射して戻って来る音波を、ストリーマーとよばれるケーブルに間隔を設けて配置されたハイドロホン（受波器）で受信し、この受信記録、即ち、海底面下の地震探査記録に現れる物性が異なる地層同士の境界面を探り、地質構造を解析している。
【０００４】
この音波は、海中を伝わり、海中を伝わった音波は海底面で反射して、ある程度の音波が受波器まで戻って来る。しかし、海底面の下の地層まで入っていく音波もあり、この地層の中に入った音波は地層同士の境界面でも反射して受波器まで戻って来る。海底面下の地震探査記録では、物性が異なる地層同士の境界面は黒い線で現れ、この境界面は地質構造を示す。この反射してきた音波を使って探査をするので反射法地震探査と呼ぶ。
【０００５】
海底面下、どの程度の深さまで音波が到達し、受波器に戻ってくるかは、使用する機器によって異なるが、石油探鉱のための地震探査では、海底面下１０，０００ｍ程度までの記録をとることもある。なお、最近の石油探鉱地震探査では、ストリーマーケーブルも６，０００ｍ以上となったり、複数本のストリーマーケーブルを同時に曳航して調査する場合もある。このストリーマーケーブルを複数本使用する場合には、立体的な地震探査記録を得ることができるので、３次元地震探査という。
【０００６】
この反射法地震探査に関して、海上探査では、距離が長く音波が減衰するため、１００Ｈｚ程度の低周波数を使用するので、反射波の分解能が低く高精度の地層探査が困難となるため、海底近傍を航走させる自律型無人航走体から振動波を発生し、この振動波を、この自律型無人航走体が曳航しているストリーマケーブルにより受信する海底地層探査システムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
そして、特に、メタンハイドレートを対象とした反射法地震探査では、エアガン等を用いた低周波（例えば、１００Ｈｚ）による探査でハイドレート層の存在を示唆する海底疑似反射面を確認できるが、深海曳航体などによる高周波（例えば、６００Ｈｚ）による探査では明確に確認できない場合があり、また、海底疑似反射面（ＢＳＲ：Bottom Simulated Reflector）の直上に、振幅が小さくなるブランキング現象が確認される等の特徴が知られている。
【０００８】
この海底下のハイドレート等の存在量を推定するために、正確な資源量評価手法が要求されているが、従来の評価手法では、地震探査記録に現れる海底疑似反射面の直上にハイドレートが存在すると考えられており、地震探査記録に現れる海底疑似反射面を検出することにより、ハイドレート存在領域を特定している。つまり、ハイドレートの存在指標とされている海底疑似反射面の分布に基づいて、地震探査記録上に現れる海底疑似反射面をハイドレートの下限とし、また、上限は、検層データ、地震探査結果の解釈（ブランキング、砂岩層分布）、精密重力探査等から推定し、ハイドレート層の層厚推定を行っている。
【０００９】
また、本発明者らは、特願２００４−３２７７２８号において、３００Ｈｚ〜１ＫＨｚの高周波数で探査して得た地震探査記録上に現れる短い間隔での反射波群の内、その一番早い時間の反射波をハイドレート層の上限とすることにより、従来技術では探査できなかったハイドレート層の上面を決めて、ハイドレート層の層厚を計測できるハイドレート層の層厚推定方法を提案した。
【００１０】
このハイドレート層の層厚推定方法では、薄いハイドレート層と薄い地層の互層構造を対象としているため、薄層互層構造の場合には高周波数帯域において境界面からの反射波が明瞭に観測されるので極めて有効であるが、適用できる範囲が薄層互層構造に限定されるという問題がある。
【００１１】
しかしながら、地震探査記録にはハイドレート層の上面からの明瞭な反射波が観測されない場合が多く、また、海底疑似反射面が存在する複数の地点において試掘したところ、海底疑似反射面が存在してもハイドレート層が存在しない場合もあることが明らかになってきた。このため、このような場合にも適用できる、より汎用的なハイドレートの存在領域探査方法の開発が望まれている。
【００１２】
現状では、ハイドレート層の構造が解明されていないこともあり、有効な探査法は確立されていない。しかし、ハイドレート層を対象とした地震探査の結果から、低周波数の地震探査では海底疑似反射面が観測されるが、高周波数の地震探査では、海底疑似反射面が観測されず、また、どの周波数においてもハイドレート層の上面を特定できないことが分かってきている。
【００１３】
これらの結果から、本発明者は、次のような考察を行った。ハイドレート層が均質であれば、地層とハイドレート層内の音速が異なることからハイドレート層の上面から反射波が生じるが、反射波からハイドレート層の上面の検出ができないので、ハイドレート層は均質ではないと考えられる。
【００１４】
また、低周波数の地震波により、ハイドレート層の下面に存在するフリ−ガス又は水からの反射波である海底疑似反射面を検出できるので、低周波数の地震波はハイドレート層からは大きな影響を受けないもと考えられる。また高周波数の地震波は、フリーガス層まで到達しないか、フリーガス層からの反射波が受信点まで到達していないので、ハイドレート層から影響を大きく受けるものと考えられる。
【００１５】
そして、ハイドレート層が多数の散在する小ハイドレート塊で構成されていると仮定すると、低周波数の地震波はこれらのハイドレート塊では反射され難く、高周波数の地震波はこれらのハイドレート塊で反射され易いので、低周波数の地震波ではフリーガス層まで容易に到達できて、海底疑似反射面を観測することができるが、高周波数の地震波ではフリーガス層まで到達できず海底疑似反射面が観測できないと言うことを説明できる。
【００１６】
また、このハイドレート層の構成の場合には、高周波数の地震波を用いても、個々のハイドレート塊からの反射は微小であり、明瞭な反射波としては観測できないので、ハイドレート層の上面を特定するのは非常に難しいと考えられる。
【特許文献１】特開２００３−１９９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記の考察を基に、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、海底疑似反射面が存在する海底の地層において、ハイドレート存在領域を検出できるハイドレートの存在領域探査方法及び探査システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明のハイドレートの存在領域探査方法は、反射法地震探査方法によって海底下のハイドレードを探査するためのハイドレートの存在領域探査方法であり、広周波数帯域を有する震源を用いて地震探査を行うステップと、該地震探査の計測結果から低周波数帯域を用いて海底の地層構造図を作成し、該地層構造図から海底疑似反射面の存在領域を特定するステップと、該海底疑似反射面が存在する場所において、広周波数帯域におけるスペクトルを求めるステップと、前記スペクトルにおいて、探査の全周波数に渡ってスペクトルが大きく、かつ、高周波数帯域のスペクトル強度が低周波数帯域のスペクトル強度より大きい部位を抽出するステップと、前記抽出部位が無ければ、メタンハイドレートは存在しないとするステップと、前記抽出部位があれば該抽出部位にメタンハイドレートが存在すると判定するステップとを有してなることを特徴とする。
【００１９】
この広周波数帯域とは、１００Ｈｚ〜８００Ｈｚ、好ましくは１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚ程度の範囲内の周波数幅が７００Ｈｚ〜９００Ｈｚの周波数帯域のことを言い、低周波帯域とは、１００Ｈｚ〜２００Ｈｚ程度の範囲に入る周波数帯域のことを言う。また、高周波帯域とは、低周波帯域よりも高い周波数帯域のことを言う。
【００２０】
また、海底疑似反射面とは、ＢＳＲ（Bottom Simulated Reflector）とも呼ばれる、周辺の順序良く並んだ地層境界面を示す記録を無視して伸びる音波境界面のことで、海底面を示す記録にほぼ平行で、反射の性質が異なる（位相が逆転している）、反射の強度が強い（記録としては太い線として見える）もののことを言う。
【００２１】
このスペクトルは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）法や最大エントロピー（ＭＥＭ）法、ウェーブレット（ＷＴ）など任意の周波数分析法を適用して求めることができる。このスペクトルは、海底疑似反射面が存在する場所で、できるだけ広い範囲の周波数帯域のデータ、好ましくは計測した全ての周波数帯域のデータを用いて計算する。
【００２２】
また、探査の全周波数に渡ってスペクトルが大きいとは、周囲のハイドレートが存在しない領域におけるスペクトルと比較によって判定する。このハイドレートが存在しない領域は、ハイドレートが存在するための温度範囲、圧力範囲が分かっているため、ハイドレートが存在しないことは高い精度で判定できる。
【００２３】
また、上記のハイドレートの存在領域探査方法において、前記広周波数帯域におけるスペクトルを求める際に、共通反射点重合法を用いると、計算精度を高めるができる。この共通反射点重合法はＣＤＰ（Common Depth Point）重合法とも呼ばれ、経路の異なった反射波をその共通反射点（ＣＤＰ）位置での垂直走時に変換（ＮＭＯ：Normal Move out 補正）して重合（加算）し、反射点が共通となる距離の異なる反射記録の到達時間を補正し足し合わせて、反射波を強調する方法である。
【００２４】
さらには、上記のハイドレートの存在領域探査方法において、前記スペクトルを深さ方向に移動させる解析窓毎に求め、スペクトルに変化が生じ始める解析窓がある深さをハイドレート層の上面とするステップと、前記海底疑似反射面をハイドレート層の下面とするステップとを有して構成すると、ハイドレート層の上下面を特定できるようになる。この切り出し部位である解析窓は、深さ、言い換えれば、反射波が受波器に到達する時間に関する窓であり、オーバーラップしても、連続しても、また、間隔があいていてもよい。
【００２５】
そして、上記の目的を達成するためのハイドレートの存在領域探査システムは、反射法地震探査方法によって海底下のハイドレードを探査するためのハイドレートの存在領域探査システムであり、広周波数帯域を有する音波を送信する震源となる送波器と、該送波器が発信した音波の地層からの反射波を受信する受信器と、該受信器で受信した反射波の信号を解析する解析手段とを有し、該解析手段が、地震探査の計測結果の低周波数帯域を用いて作成した海底の地層構造図から海底疑似反射面の存在領域を特定すると共に、該海底疑似反射面が存在する場所において、地震探査の計測結果の広周波数帯域において求めたスペクトルが、探査の全周波数に渡って大きく、かつ、高周波数帯域のスペクトル強度が低周波数帯域のスペクトル強度より大きい部位を抽出し、前記抽出部位が無ければ、ハイドレートは存在しないと判定し、前記抽出部位があれば該抽出部位にハイドレートが存在すると判定するように構成される。
【００２６】
また、上記のハイドレート層の存在領域探査システムにおいて、前記解析手段が、前記スペクトルを求める際に、共通反射点重合法を用いるように構成される。
【００２７】
さらには、上記のハイドレート層の存在領域探査システムにおいて、前記解析手段が、前記スペクトルを深さ方向に移動させる解析窓毎に求め、スペクトルにおいて前記抽出部位が生じ始める解析窓がある深さをハイドレート層の上面とし、前記海底疑似反射面をハイドレート層の下面とするように構成される。
【００２８】
これらのハイドレートの存在領域探査システムによれば、上記のハイドレートの存在領域探査方法を実施でき、同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のハイドレートの存在領域探査方法及び探査システムによれば、ハイドレートの存在領域を海底地震探査により推定できるようになるので、コストの高い試掘を行う必要がなくなり、経済的にハイドレートを利用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下図面を参照して本発明に係るハイドレートの存在領域探査方法及び探査システムの実施の形態について、自律型無人航走体を使用してメタンハイドレートを探索する場合を例にして説明する。
【００３１】
最初に、このハイドレードの存在領域探査方法を実施するためのハイドレードの存在領域探査システムについて説明する。図１に示すように、この探査システムは、自律型無人航走体１と母船６と海底５に設置されたトランスポンダ４等から構成される。
【００３２】
自律型無人航走体１は、その底部に可変周波数振動源（送波器）２を、船尾に送受信装置７をそれぞれ備え、また、船尾からストリーマケーブル３を曳航する。この可変周波数振動源２は、自律型無人航走体１の規模と動力源などの関係からエアガンを使用できないため、小型軽量で省電力型の圧電素子や超磁歪合金などで構成される。これらは、連続的に発信でき、また、波形などを電気的に処理できる等のメリットがある。また、ストリーマケーブル３は、反射波を捉えるハイドロホン（受波器）、深度、方位、温度などを検出するセンサモジュール、データの伝送を行う伝送モジュール、自律型無人航走体１の振動をストリーマケーブル３に伝えないようにする振動制御モジュール、ストリーマケーブル３の姿勢制御を行うスタビライザモジュール等を備えて構成される。
【００３３】
この自律型無人航走体１は、母船６によって探査海域まで運搬された後、海中に降ろされて、予め海底５に設置された複数のトランスポンダ４から発信される信号を受信しながら、また、船尾の送受信装置７と母船６の送受信器８により、交信したり相対位置を検出しながら、所定の海域を所定の水深で航走する。例えば、海底より数ｍ〜数百ｍの高さを保って航走する。
【００３４】
この自律航走中に、自律型無人航走体１の底部の可変周波数振動源２から海底５に向けて振動波Ｐ１を発する。この振動波Ｐ１の反射波は、自律型無人航走体１によって曳航されているストリーマケーブル３のハイドロホンによって受信され、記録装置に記録される。この場合において、振動波Ｐ１が比較的高い周波数であっても、海底５の近傍から発射され、その反射波を海底近傍で曳航されているストリーマケーブル３のハイドロホンで受信するため高感度で反射波を受信できる。そのため、高い分解能を得ることができる。
【００３５】
この地震探査後に、自律型無人航走体１を母船６に回収して、記録装置に記録されたデータを解析して地層構造等の解析を行う。これによって、振動波Ｐ１による地震探査が行われる。
【００３６】
なお、ここでは、このハイドレードの存在領域探査方法を実施するためのハイドレードの存在領域探査システムとして、自律型無人航走体を使用する反射法地震探査システムを例にしているが、その他の反射法地震探査システムとすることができ、所定の低周波と高周波による探査ができるシステムであればよい。
【００３７】
このハイドレートの存在領域探査システムの解析装置（解析手段）は、データ収集部とデータ処理部で構成される。データ収集部はハイドロホンで受信したデータを記録装置に記録する部分であり、データ処理部は、地震探査処理部とハイドレート存在領域探査部で構成される。この地震探査処理部で地層の構造を描画し、メタンハイドレート層の下面と推定される海底疑似反射面の検出を行い、ハイドレート存在領域探査部では、メタンハイドレートの存否の判定と、メタンハイドレート層の上面を推定して、ハイドレート存在領域を特定するための処理を行う。
【００３８】
このハイドレートの存在領域探査方法は、メタンハイドレートの探査においては、図２のフローに示すように、最初のＳ１ステップで、１００〜８００Ｈｚ好ましくは１００〜１０００Ｈｚ程度の広周波数帯域の地震波を用いて、広周波数地震探査を行う。
【００３９】
次のＳ２ステップで、この計測結果のデータにおいて、１００〜２００Ｈｚの範囲に入るような低周波数に対する応答データから海底疑似反射面（ＢＳＲ）を検出し、メタンハイドレート層の下面を得る。つまり、応答波形の１００Ｈｚ付近の低周波成分を用いて、通常の地震探査処理により海底の地層構造図を描画し、この地層構造図から海底疑似反射面を探索し、検出した海底疑似反射面をメタンハイドレート層の下面とする。
【００４０】
次のＳ３ステップで、海底疑似反射面の存在領域を対象として、海底疑似反射面の直上の範囲で、共通反射点（ＣＤＰ）重合法等の重合法を用いて、経路の異なった反射波をその共通反射点位置での垂直走時に変換して重合（加算）し、この重合波形について周波数分析を行う。つまり、海底疑似反射面が検出された部位の上部において、広い範囲の、好ましくは、計測した全ての範囲の周波数帯域を用いて重合波形を計算し、この計算された重合波形の周波数分析を行う。
【００４１】
この周波数分析は、図３に示すように、解析窓（時間窓）Ｗを設けて、この解析窓の中にある信号の周波数分析を行い、一種のソナグラムを得る。この解析窓Ｗを縦軸の深さ方向（時間軸の時間方向）に移動させて、各深さにおけるスペクトルを得る。この解析窓Ｗはオーバーラップしても、連続しても、また、間隔があいていてもよく、要は深さ方向のスペクトルの変化の情報を得られればよい。また、この周波数分析においては、高速フーリエ変換法（ＦＦＴ）、最大エントロピー法（ＭＥＭ）、ウェーブレット（ＷＴ）などの任意の周波数分析法を適用することができ、これにより、周波数別の強度分布、あるいはエネルギー分布であるスペクトルを得る。
【００４２】
次のＳ４ステップでは、スペクトルのチェックを行い、解析窓Ｗの移動に応じて順次得られるスペクトルの態樣を検査し、全体的にスペクトルが大きいか、低周波数成分よりも高周波数成分の方が強いかを判定する。なお、メタンハイドレートの有無のみの判定であれば、海底疑似反射面より上のメタンハイドレートが存在しそうな範囲をカバーする大きな解析窓一つのスペクトラムでチェックしてもよい。
【００４３】
このＳ４ステップの判定で、通常と比較してスペクトルが大きくなく、又は、図４に模式的に示すように、低周波成分と比較して高周波成分のスペクトル値が大きくない場合には、Ｓ５ステップに行き、メタンハイドレートが存在しないものと判定する。これにより、探査を終了し、必要に応じて次の領域における探査を行う。
【００４４】
また、このＳ４ステップの判定で、通常のスペクトラルと比較してスペクトルが大きく、かつ、図５に模式的に示すように、低周波成分と比較して高周波成分のスペクトル値が大きい場合には、Ｓ６ステップに行き、メタンハイドレートが存在するものと判定する。
【００４５】
この通常のスペクトルとは、海底疑似反射面よりもかなり上の領域や周囲のメタンハイドレートが存在しない領域におけるスペクトルのことである。このメタンハイドレートが存在可能かどうかは、メタンハイドレートが存在するための温度範囲、圧力範囲が分かっているため、これらのデータを併用することにより、高い精度で判定できる。また、実用上は、海底疑似反射面よりもかなり上の領域や周囲のメタンハイドレート層が存在しない領域におけるスペクトルとの比較によって判定する。
【００４６】
なお、下記の地層モデルによるシミュレーションの結果から考えると、メタンハイドレートが存在しない領域と、メタンハイドレートが存在する領域で、模式的には、図４、図５のようなスペクトルが得られることが予想されるが、実際にはスペクトルは震源の周波数特性やその他の影響を受けて、曲線になり、その形態も状況に応じて変化すると考えられる。
【００４７】
次のＳ７ステップに行き、深さ方向に移動させた解析窓Ｗ毎のスペクトルを比較して、スペクトルに変化が生じ始める深さをメタンハイドレート層の上面とする。この最初にメタンハイドレートが存在すると判定される深さから、海底疑似反射面までをメタンハイドレート存在領域とする。これにより、探査を終了し、必要に応じて次の領域における探査を行う。
【００４８】
次に、多数の散在する微小なメタンハイドレートの塊で構成されるメタンハイドレート層を有する地層モデルに対する地震応答をシミュレーション計算により求めた結果を示す。図６にこのメタンハイドレート層１５を有する地層モデル１０を示し、図７にメタンハイドレートの小塊群の詳細を示す。また、比較のために、メタンハイドレート塊群を取り除いた地層モデルに対する地震応答も求めた。図８にこのメタンハイドレート塊群１５を取り除いた地層モデル１０Ａを示す。
【００４９】
これらの地層モデル１０，１０Ａでは、海水１１の下に第１地層１２とフリーガス層１３と第２地層１４を設け、地層モデル１０では、このフリーガス層１３の上に、メタンガスハイドレート塊群１５を配置した。この地層モデル１０は、実物大とし、幅３９０ｍで、水深３２０ｍの海水部分を含めた全深さが４４０ｍであり、第１地層１２は厚さ５５ｍので、フリーガス層１３は、厚さ５ｍで、第２地層１４は厚さ６０ｍとした。また、メタンハイドレート塊群１５の小塊１５ａは、実際の寸法では上底の長さ１ｍ、下底の長さ３ｍ、高さ１ｍの台形形状のものに相当する寸法とした。そして、それぞれの層に対してそれぞれの層の物性値を与えている。また、メタンハイドレート内の音速は３０００ｍ／ｓ（縦波）、１１７５ｍ／ｓ（横波）とした。
【００５０】
この地震応答試験では、水深２８０ｍの送波点のトランスデューサ（送波器）１６から音波を発信し、水深２８０ｍの受波点のハイドロホン（受波器）１７で反射波を受信した。この送受波点を移動して、送波点と受波点との間の距離Ｄを５０ｍから９０ｍに変更しながら反射波を受信した。
【００５１】
この地層モデル１０，１０Ａにおいては、地層の縦波速度を１８００ｍ／ｓと仮定すると、１ｍは１８００Ｈｚの波長に相当することになる。また、１００Ｈｚの波長は１８ｍ、５００Ｈｚの波長は３．６ｍ、１０００Ｈｚの波長は１．８ｍである。
【００５２】
図９〜図１２に、それぞれ１００Ｈｚ、２００Ｈｚ、４００Ｈｚ、５００Ｈｚにおける地震応答を示す。それぞれ、図の（ａ）はメタンハイドレートの塊１５ａがある場合を示し、図の（ｂ）はメタンハイドレートの塊１５ａがない場合を示す。これらの図において、横軸は送受波点間の距離（オフセット）Ｄであり、縦軸は時刻ｔであり、深さに対応する。この時刻ｔは震源であるトランスデューサ１６が音波を発生した時刻をゼロとして表示している。
【００５３】
この図９〜図１２によると、主として反射波は２つ現れており、図中のＡで示す反射波は、海底面からの反射波であり、Ｂで示す反射波はフリーガス層からの反射波であり、海底疑似反射面に相当する。図９からは、周波数が１００Ｈｚの場合には、メタンハイドレートの塊１５ａの影響が小さく、メタンハイドレートの塊１５ａの有無による違いが殆ど無いことが分かる。一方、図１０〜図１２に示すように周波数が高くなれば、海底疑似反射面に相当する反射が小さくなり、この海底疑似反射面の直前に微小な反射波が発生することが分かり、これらの変化は周波数が高くなるほど大きくなることも分かった。これらの地震応答結果は、従来の知見とよく符合している。
【００５４】
次に、図９〜図１２の計測データに対して、共通反射点（ＣＤＰ：Common Depth Point）重合を行った結果を図１３〜図１６に示す。図１３では、重合波形においてもメタンハイドレートの塊１５ａの有無による違いが殆ど見られないが、図１４では海底疑似反射面の強度が若干弱くなっており、矢印Ｃで示すように海底疑似反射面の前に微小な反射が見られる。この傾向は図１５及び図１６では強くなっている。
【００５５】
上記の図９〜図１２に示した地震応答波形、及び、図１３〜図１６に示した重合波形の検討から、多数散在するメタンハイドレートの小塊１５ａでメタンハイドレート層１５が構成されている地層モデル１０において、そのメタンハイドレート層１５の探査に有効であることが確認され、本発明は、多数散在するメタンハイドレートの小塊１５ａで構成されたメタンハイドレート層１５に対しては、有効なハイドレートの存在領域探査法となることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】反射法地震探査システムの構成を説明するための図である。
【図２】本発明に係わるハイドレート層の存在領域探査方法のフローを説明するための図である。
【図３】本発明に係わるメタンハイドレート層の存在領域探査方法の実施の形態を説明するための図である。
【図４】メタンハイドレート層が存在するときのスペクトルを模式的に示す図である。
【図５】メタンハイドレート層が存在しないときのスペクトルを模式的に示す図である。
【図６】メタンハイドレート層を有する地層モデルを示す図である。
【図７】メタンハイドレートの小塊群からなるメタンハイドレート層を示す図である。
【図８】メタンハイドレート層が無い地層モデルを示す図である。
【図９】周波数１００Ｈｚの地震応答波形を示す図で、（ａ）はメタンハイドレート層ありの場合を示し、（ｂ）はメタンハイドレート層無しの場合を示す。
【図１０】周波数２００Ｈｚの地震応答波形を示す図で、（ａ）はメタンハイドレート層ありの場合を示し、（ｂ）はメタンハイドレート層無しの場合を示す。
【図１１】周波数４００Ｈｚの地震応答波形を示す図で、（ａ）はメタンハイドレート層ありの場合を示し、（ｂ）はメタンハイドレート層無しの場合を示す。
【図１２】周波数５００Ｈｚの地震応答波形を示す図で、（ａ）はメタンハイドレート層ありの場合を示し、（ｂ）はメタンハイドレート層無しの場合を示す。
【図１３】周波数１００Ｈｚの重合波形を示す図で、（ａ）はメタンハイドレート層ありの場合を示し、（ｂ）はメタンハイドレート層無しの場合を示す。
【図１４】周波数２００Ｈｚの重合波形を示す図で、（ａ）はメタンハイドレート層ありの場合を示し、（ｂ）はメタンハイドレート層無しの場合を示す。
【図１５】周波数４００Ｈｚの重合波形を示す図で、（ａ）はメタンハイドレート層ありの場合を示し、（ｂ）はメタンハイドレート層無しの場合を示す。
【図１６】周波数５００Ｈｚの重合波形を示す図で、（ａ）はメタンハイドレート層ありの場合を示し、（ｂ）はメタンハイドレート層無しの場合を示す。
【符号の説明】
【００５７】
１    自律型無人航走体
２    振動源（送波器）
３    ストリーマケーブル
４    トランスポンダ
５    海底
６    母船
７    送受信装置
８    送受信器
１０    メタンハイドレート層を有する地層モデル
１０Ａ  メタンハイドレート層が無い地層モデル
１１    海水
１２    第１地層
１３    フリーガス層
１４    第２地層
１５    メタンハイドレート層
１５ａ  メタンハイドレート小塊
１５ｂ  地層
１６    トランスデューサ（送波器）
１７    ハイドロホン（受波器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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