第34回日本情報地質学会講演会 講演要旨集 021-022頁 2023年

マウンド型・埋没型鉱床の両方をマッピング可能な海洋電磁探査法の開発
石須慶一*・笠谷貴史**・後藤忠徳*・小池克明***・シリポンバラポンウィラシャイ****・
岩本久則*****・川田 佳史**・石橋 純一郎******Development of a marine controlled-source electromagnetic method capableof mapping both mound and blind ore bodies
Keiichi Ishizu*, Takafumi Kasaya**, Tada-nori Goto*, Katsuaki Koike***, Weerachai
Siripunvaraporn****,Hisanori Iwamoto*****, Yoshifumi Kawada**, Jun-ichiro Ishibashi*******兵庫県立大学大学院理学研究科 Graduate School of Science, University of Hyogo, 2167, Shosha,Himeji, Hyogo 671-2280 JAPAN. E-mail: k.ishizu@sci.u-hyogo.ac.jp** 海 洋 研 究 開 発 機 構 海 底 資 源 セ ン タ ー Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology,
Research Institute for Marine Resources Utilization, Kanagawa, Japan.
***京都大学大学院工学研究科都市社会工学専攻 Department of Urban Management, Graduate School ofEngineering, Kyoto University, Katsura C1-2, Kyoto 615-8540, Japan.
****マヒドン大学理学部 Faculty of Science, Mahidol University, Rama VI Rd., Rachatawee, Bangkok
10400, Thailand.
*****日本海洋事業株式会社 Nippon Marine Enterprises, Ltd., , 14-1, Ogawa-cho, Yokosuka, Kanagawa
238-0004, Japan.
******
神戸大学 海洋底探査センターOcean-Bottom Exploration Center, Kobe University, Kobe 658-0022,
Japan

キーワード：比抵抗，電磁探査，電気探査
Key words : Resistivity, Electromagnetic method, Direct current resistivity method

１．はじめに海底熱水鉱床は，周りの堆積物に比べて低比抵抗を示す
ため，海底下比抵抗構造を調査できる人工電流源海洋電磁探査 (CSEM) 法は海底熱水鉱床の賦存量調査に有効である（Haroon et al., 2018）．海底熱水鉱床は，マウンドやチムニーとして海底面に存在する（マウンド型）のみならず，海底下に埋没したブラインド型としても存在する．さらに，近年の掘削調査によって，ブラインド鉱体がマウンド鉱体の直下に存在する共存型もあることがわかってきた（Koikeet al., 2022）．このようなブラインド鉱体とマウンド鉱体の共存型は沖縄トラフの代表的な海底熱水鉱床地域である伊是名熱水域および伊平屋熱水域で発見されたため，沖縄トラフでは一般的に存在するものと考えられる．このような背景があり，沖縄トラフの熱水域において海底熱水鉱床を探査する際は，ブラインド鉱体とマウンド鉱体の両方をマッピングできる CSEM 法が必要である．しかし，マウンドとブラインド鉱体の両方をマッピングできる CSEM 手法は確立されていない．そこで，本研究は，マウンドとブラインド鉱体の両方をマッピングするための海底設置型電場データ（OBE）受信機および曳航式電磁データ受信機 2 種類の受信機を使用する CSEM 手法を開発した．本手法は，マウンド鉱体に感度が高い曳航受信機データとブラインド鉱体に感度が高い OBE 受信機データを組み合わせることでブラインド鉱体とマウンド鉱体の両方をマッピングできる．

2．仮想データへの適用結果
仮想データ・モデルを用いた実験により提案する手法の有効性を検証した．仮想モデルは 0.2 Ωm のマウンド型およびブラインド型の海底熱水鉱床を模した低比抵抗異常体が 1 Ωm の海底堆積層中に存在するものを考えた（図 1）．
海底面の深度は z = 1000 m とし，海面を z = 0 m と設定した．海水および空気の比抵抗は，0.3 Ωm，108 Ωm とした．
曳航受信機は送信機から 135 から 190 m 後方に複数台設置されたとし，一方，OBE 受信機は，6 台が海底に設置されたとした．使用したデータの周波数は 0.125, 0.375, 0.625
Hz である．このモデルから順解析を行い得られたレスポン
スにガウシアンノイズを加えて仮想データを作成した．三次元 Occam 逆解析コード（Ishizu et al., 2022）を本仮想データに適用し海底下比抵抗モデルを推定した．
既存の手法では，曳航受信機のみまたは OBE 受信機のみを用いてきた．本数値実験の結果，曳航受信機型のみを使う方法では，マウンド型鉱体は真のモデルに近く再現できたが，ブラインド鉱体は再現できなかった（図 1）．海底受信機データのみでは，マウンド型鉱体とブラインド鉱体ともに再現できたが，偽像とともに再現された．一方，提案手法を用いた結果では，マウンド型鉱体とブラインド鉱体ともに真のモデルに近く再現できた．

3．おわりに本研究は，マウンドとブラインド鉱体の両方をマッピングするための OBE 受信機および曳航式電磁データ受信機 2種類の受信機を使用する CSEM 手法を開発した．仮想データを用いたテスト結果により，本手法はマウンドとブラインド鉱体の比抵抗構造を真の構造に近く再現できること

22が明らかとなった．

文

献Gehrmann, R. A. S., North, L. J., Graber, S., Szitkar, F.,
Petersen, S., Minshull, T. A., & Murton, B. J. (2019).
Marine mineral exploration with controlled source
electromagnetics at the TAG hydrothermal field, 26°
N Mid‐Atlantic Ridge. Geophysical Research Letters,
46(11), 5808-5816.
Haroon, A., Hölz, S., Gehrmann, R. A., Attias, E., Jegen,M., Minshull, T. A., & Murton, B. J. (2018) Marine
dipole–dipole controlled source electromagnetic andcoincident-loop transient electromagnetic experiments
to detect seafloor massive sulphides: Effects of threedimensional
bathymetry.
GeophysicalJournalInternational, 215(3), 2156-2171.

Ishizu, K., Siripunvaraporn, W., Goto, T. N., Koike, K.,
Kasaya, T., & Iwamoto, H. (2022) A cost-effective threedimensional marine controlled-source electromagneticsurvey: exploring seafloor massive sulfides. Geophysics,87(4), 1-23.
Koike, K., Yono, O., de Sá, V. R., Tomita, S. A., Nozaki, T.,
Takaya, Y., & Komori, S. (2022). Effectiveness of neuralkriging for three-dimensional modeling of sparse andstrongly biased distribution of geological data withapplication to seafloor hydrothermal mineralization.
Mathematical Geosciences, 54(7), 1183-1206.

True model

D3

D1400

D22000(c)z=1070 m

600x (m)

x (m)

(b)

z=1010 m

D4400
200

500

1000

1000

15000500y (m)1000

D31100120000x=300 m

900z (m)(a)
600

D405001000

1500

y (m)

1500

y (m)

OBE data
(e)

600

600

400

400200(f)z=1070 m

900z (m)z=1010 m

x (m)

x (m)

(d)

200

0500

1000

0

1500

1000
1100
1200

00500

1000

x=300 m

0

500

1000

1500

y (m)

1500

y (m)

y (m)

Towed data
(h)

600

600

400

400

2000(i)z=1070 m

900

z (m)

z=1010 m

x (m)

x (m)

(g)

200

0500

1000

1500

1000
1100
1200

00

500

y (m)

1000

x=300 m

0500

1000

1500

y (m)

1500

y (m)

OBE + towed data
600

400

400

2000(l)z=1070 m

900z (m)(k)

z=1010 m

x (m)

x (m)

(j)
600

200

0500

1000

1500

y (m)

OBE receiverTowing line
True anomaly
Transmitting point for Figure 51000
1100
1200

00500

1000

1500

x=300 m

0500

1000

1500

y (m)

y (m)
0.1 0.2 0.3 0.5 0.8 1.3 2.2 3.6 6
Resistivity (Ωm)

10

第 1 図 数値実験に使用した比抵抗モデルと逆解析結果．ピンクの線は，曳航送受信機の測線，三角印は受信機の位置を示す．仮想モデ
ルは 0.2 Ωm のマウンド型およびブラインド型の海底熱水鉱床を模した低比抵抗異常体が海底堆積層中に存在するものを考えた．