資源量評価グループ

平成14年度成果報告
地化学調査有効性検討・開発・探査
１．南海トラフ海域の地化学調査
２．高精度地層温度測定装置に関する研究
落合 浩志（石油公団石油開発技術センター）；1･2
棚橋 学 （（独）産業技術総合研究所）；1
松林 修 （（独）産業技術総合研究所）；2
福原政文 （シュルンベルジェ株式会社）；2

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南海トラフ海域の地化学調査の目的• メタンハイドレート開発検討委員会報告書• 「メタンハイドレート（メタンハイドレート（MHMH））分布とメタンの移動メカニズム
分布 メタンの移動メカニズムの解明のため地化学調査を行う。将来性のある将来性のあるMH
MH探査法
探査法の開発、改良、実用化を行うことが必要である 」• フェーズ１• 地震探査等リモートセンシングによるMH賦存域摘出を補完する探査手法として、効率的且つ簡便な探査手法
効率的且つ簡便な探査手法を確立する• H14年度• 南海トラフ海域において地化学調査を実施し、分析結果から、MH濃集層に関連があると考えられる海底近傍における地質地MH濃集層に関連があると考えられる海底近傍における地質地化学現象について予察的に検討を行うとともに、MH賦存域の推化学現象定を行う。
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南海トラフ海域の地化学調査結果• SMI（Sulfate-Methane Interface;硫酸-メタン境界）深度によって見積もられたメタンフラックスは、海域によって異なることが判明した• 堆積物中のメタン濃度も同様、海域によって異なることが判明した• ピストンコアラー及びグラビティーコアラーについては海底表層に炭酸塩鉱物、粗粒堆積物、固結堆積物が発達している海域では、十分なコア長を採取することが出来ないことが判明した。

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調査概要
 調査期間：H14 12/23~ H15 1/11（H14大水深基礎調査Leg3-1）
 調査海域：東海沖～熊野灘海域（H13基礎物理探査収録エリア）
 調査船：第二白嶺丸（金属鉱業事業団所属）

 採取試料及びデータ：• ピストンコア（PC）：17点、グラビティーコア（LC）：14点、FPG：3点• 採水：4点、海底ビデオ観察等実施：3海域
 分析実施者：•••••

間隙水（硫酸イオン等）及び堆積物の化学分析：東京大学理学系研究科
間隙水（メタンガス等）及び海水の化学分析：北海道大学理学研究科
堆積物物性分析：東京大学海洋研究所
堆積物の非破壊分析及び年代の研究：高知大学海洋コアセンター
堆積物中の微生物分析：広島大学生物圏科学研究科

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H14年度「大水深基礎調査（層序区分調査）」
Leg 3-1採泥地点
0

基礎試錐「御前崎沖」

20km

東海沖
遠州トラフ

基礎試錐「南海トラフ」

志摩海脚
第二天竜海丘

第二渥美海丘熊野海盆
PC ：ピストンコア
LC ：グラビティーコア
FPG：光ファイバーパワーグラブ

BSR分布域（2D解釈結果）
3D地震探査実施エリア

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硫酸還元帯の硫酸イオン濃度勾配からSMI（硫酸ーメタン境界）深度を推定。

SMI

SMIが浅い⇒メタンフラックスが大きい
SMI

メタンフラックスが大きい⇒ハイドレート上面が浅い

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コア試料メタン･硫酸イオン分析結果

第二天竜海丘
第二渥美海丘（北）第二渥美海丘（南）

東海沖

泥火山

第二渥美海丘（北）熊野海盆

第二渥美海丘（南）基礎試錐南海トラフ掘削位置

メタン濃度（μmol/kg)

硫酸濃度（m mol/kg)

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硫酸イオン分析結果
基礎試錐南海トラフ

第二渥美海丘（北）第二天竜海丘

第二渥美海丘（南）The Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan4

高メタンフラックス域

基礎試錐南海トラフ

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地化学調査まとめ･今後の課題
 まとめ• ピストンコア、グラビティーコア等34点の採泥及び4点の採水に成功した。
• 硫酸イオン濃度から推定したSMIに基づくメタンフラックスには地域
メタンフラックスには地域性が認められ、第二渥美海丘北側斜面、東海沖-遠州トラフで高く、性が認められ熊野海盆、第二渥美海丘南側斜面及び第二天竜海丘では低かった。
• 熊野海盆泥火山では、非常に高いメタンフラックス
泥火山では、非常に高いメタンフラックスが認められた• 海底表層に炭酸塩クラスト、粗粒/固結堆積物が分布する海域には、ピストン及びグラビティコアラーでは採泥が困難であった。
 今後の課題• 海底地形とメタンフラックスの関係解明（断層等の影響）• メタンフラックスの地域性とMH賦存様式の関係解明
メタンフラックスの地域性とMH賦存様式の関係解明• MH賦存域探査に必要な試料･データ及び分析･解析手法の整理
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高精度地層温度測定装置に関する研究の目的• 開発検討委員会報告書• 「H15年度試掘時までに、精密な地層温度を測定する装置の開発
精密な地層温度を測定する装置の開発を行う」
を行う• フェーズ１前半• H15基礎試錐掘削時に坑内に設置可能な測定装置を開発し、測坑内に設置可能な測定装置を開発し、測定を実施する。

• 平成14年度• 測定条件を決定する。
• 地層温度プロファイルを連続的に測定するための装置仕様を決定する。
• H15基礎試錐掘削時に坑内に設置可能な測定装置を設計する。
• 坑井への装置設置手法を策定する。
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高精度地層温度計測の意義
 MH安定領域下限の見積り• 温度圧力条件から求めたMH安定領域下限と実際のハイドレート下限深度が異なる原因を解明する。
 MH集積メカニズム解明の基礎データ提供• ダブルBSR区間の温度プロファイルを得る。
• 潮汐変動等の温度圧力変化に伴う、MHの分解･再生成の過程を捕らえる。
• 掘削に伴う、MHの分解･再生成の過程を捕らえる• 地層流体移動の兆候を捉える。

The Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan6測定仕様概要
 温度センサー：光ファイバーケーブルを使用した坑内全区間の連続測定及びダブルBSR区間の高分解能測定 海底計測ユニット：バッテリー電源で駆動（圧力容器）
 装置設置深度： 水深700～1400m （掘削深度 1000～1900m）のエリア2箇所で測定 測定期間： 約7週間
 音響通信により記録されたデータを海上へ伝達
 測定後、計測ユニットは回収
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センサーケーブル仕様① 地温勾配

② DBSR区間

測定範囲

坑井全体

DBSR区間(約30m)

測定点間隔

2m

1m

距離分解能5m

1m

測定温度絶対精度目標±1ºC±0.1ºC

測定分解能目標

0.1ºC

0.01ºC

測定再現性目標±1ºC±0.1ºC

採用測定手法DTSFBG

光ファイバ全域の温度プロファイル測定光ファイバ上のセンサ配置点での測定，高精度

Mallik調査井Mallik調査井
新規開発での実績有りThe Research Consortiumfor Methane Hydrate Resources in Japan7deg C| Disturbed formation T -∆T,undisturbed
formation T| [degC]

掘削による坑内温度への影響評価
地層温度緩和時間
110Depth
100 m
200 m
300 m
400 m

010

Positive
Negative-1

100.1K
-2

10-3

100

100

200

300

400

500
Time, h600

700

Time [hr] ~4wks

800

900

1000

It takes 4 wks to be back to the original temperature within 0.1K.
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センサーケーブル･計測システム設置手法
Assemble Cable on Support Pipe

Insert Cable Sub with ROV
計測システムAdjust the depthof the Temp Sensor
by the Logging Data

Place Measurement
System on Seafloor
Use ROV to unlatch

センサーケーブル
VRO

ROV?m

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8坑内でのセンサーケーブル設置方法
Support Pipe

FO CableStand off

断面図

側面図
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RTD
FBG
DTS

設計仕様（その１）
Seafloor
Reference RTD Grating #0
FBG fiber
MH ZoneGrating #1
Grating x 30
1 meter spacing
Grating #2 - #31
Double BSR ZONE

DTSfiberSteel armor

Copper conducter

SheathInsulation

CushionDTS fiber

DTS fiberFBG fiber

Grating #32
Stainless steel tube

Loop terminationGel

ケーブル断面図

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9設計仕様（その２）Sub-sea Unit
System Diagram

圧力容器

Lifting hock >600 kg

引き揚げ用フックTransducer

フレーム




Port Assembly Block

ケーブルカッタVacuum port
Surface check port
External power port

Transponder

トランスポンダ
elec.
Battery

センサーケブル

Elec. Mag Shield
Cable connector

制御PC
Ref. Temp materDTS

DTS system

Controller PC

FBG W ave lengthand source

ケーブルクランプ

FBG

Battery
バッテリー

Temp Prove

Port Assembly Block

Ref temp prove
FO feedthough

FO Cable Connection BoxReleaser

センサケーブルカッター

Hydraulic Cable Cutter

センサケーブル
FO Termination Box

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今後の計画
 測定仕様詳細決定（設置深度等）
 装置製作（2003年～11月）
 機器テスト（2003年8月～11月）
 フィールドテスト（2003年12～2004年1月）
 基礎試錐での測定実施 （2004年2月～４月）

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End of Presentation

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