空中重力偏差法探査データを用いた3次元密度構造解析－弟子屈地域の例－
2018年6月6日
住鉱資源開発株式会社
資源環境調査部 野上俊介

住鉱資源開発株式会社 〒105-0001 東京都港区虎ノ門3-8-21 虎ノ門33森ビル5F

TEL：03-5405-2173

FAX：03-5405-2175 URL：https://www.sred.co.jp/

講演内容
1. 使用データおよび解析法の特徴
2. 解析法の詳細
3. 対象地域
4. 解析結果
5. まとめと今後の展開

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１. 使用データおよび解析法の特徴
従来使用データ

本業務

重力重力及び重力偏差解析法

基盤深度解析

3次元密度構造解析

成果物

基盤の形状

3次元密度分布

地質構造の 大局的な基盤構造 詳細な地質構造の解釈に限られる解釈が可能

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１. 使用データおよび解析法の特徴

使用データの特徴
gN
重力 g = gEgD

重力偏差 G =gN
E

GNN
GNE

N

N

GND

E

gE

D

GNN GNE GND
GEN GEE GED
GDN GDE GDD

GEN

GEE
GED

DGDN
GDE

gD

GDD
密度
異常

大局的な密度構造を反映
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密度異常浅部の詳細な密度変化を反映
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１. 使用データおよび解析法の特徴

重力偏差の全成分を用いる利点
測線

 鉛直成分GDDのみを使用
測線から離れた密度異常体も測線直下に解析されてしまう

密度異常体

 全成分を使用
測線から離れた密度異常体も正確な位置に解析できる
Barnes(2008)に加筆
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１. 使用データおよび解析法の特徴

解析法の特徴従来法（基盤深度解析）

本解析法（3次元密度解析）
地表面

地表面

基盤上面

地表面

密度異常(g/cm3)

地表面

基盤上面

詳細な地質構造の解釈が可能
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２. 解析法の詳細
 3次元密度構造解析
観測値を説明し得る3次元密度分布を逆解析によって求める 密度モデル
100m100m

解析範囲
東西65km×南北60km×深度4km

地表面

セル数：約1200万個
75～175m（深部ほど大）計算量が膨大4000m【課題】計算に長時間要する
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２. 解析法の詳細

膨大な計算量に対する対策① 計算能力の向上
TechnoImaging社のコンピュータクラスター（tic）GPU（NVidia K80）で並列化したコードを使用し、計算時間を短縮
１ヶ月以上（通常のコンピュータ） → 約20時間 ※本解析の場合② 計算範囲の限定
TechnoImaging社のEMVision®
観測点

観測信号の95%は約15km以内の密度構造を反映

有効感度領域
半径15km

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GNNGEEGDDGNE
GND
GED

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２. 解析法の詳細

初期モデルの工夫
初期モデル：均一密度

初期モデル：２層構造（gDの基盤深度解析結果を使用）

摩周岳

仁多山

摩周岳

仁多山

初期モデル

初期モデル

解析結果

解析結果

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３. 対象地域

弟子屈地域

活火山
第四紀火山
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４. 解析結果
密度断面図位置アトサヌプリ

トサモシベ

摩周岳

美羅尾山

主要な火山仁多山

屈斜路湖

試錐位置（密度比較用）
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摩周湖

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４. 解析結果

解析結果の妥当性の確認

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４. 解析結果

密度断面図および地質解釈図

屈斜路カルデラ
屈斜路湖

貫入岩

貫入岩

カルデラ壁

カルデラ壁
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４. 解析結果

密度断面図および地質解釈図

カルデラ

貫入岩カルデラ壁

カルデラ壁

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基盤の隆起

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５. まとめと今後の展開【まとめ】
空中重力偏差法探査データを用いて3次元密度構造解析を行った結果、以下の点で有効であった①詳細な地質構造の解釈②既存掘削井の位置の再評価【今後の展開】①他の地域への本解析の適用②新たな掘削位置の選定
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謝辞
本報告で示した成果は、以下の各社との協働により得られたものです。ここに記して感謝の意を表します。
株式会社フグロジャパン：業務管理
CGG Aviation LLC：データ取得、解析
中日本航空株式会社：探査ヘリコプター運用
TechnoImagingTM LLC：3次元密度構造解析

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参考資料

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空中重力偏差法測定
航空機に測定器を搭載して重力偏差を測定する
探査法
Airborne Gravity Gradient（AGG, 空中重力偏差法)
HeliFALCON®
CGG Aviation

対地高度 120 m

ドレイプ
航法

地表高

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重力場
スカラー場
重力ポテンシャル

U

ベクトル場
重力加速度

g=

空間微分

ジオイド：
海水面に相当する
重力ポテンシャル面gx
gygz

テンソル場
重力偏差

空間微分

G=Gxx
Gxygx

XXXYYZZ

Gxx Gxy Gxz
Gyx Gyy Gyz
Gzx Gzy Gzz

Gxz

Ygy

Gyy

ZU

Gyx
Gyz

Gzxgz≈g
FALCON AGGでは（X,Y,Z）を（N,E,D）とする
N:北，E:東，D：下住鉱資源開発株式会社 〒105-0001 東京都港区虎ノ門3-8-21 虎ノ門33森ビル5F

GzyGzzTEL：03-5405-2173

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重力偏差（重力勾配）
 （鉛直）重力加速度 gz∂g z
 鉛直重力偏差 Gzz= gz1 － gz2 =∂z
H∂g z 水平重力偏差 Gzx= gz1 － gz3 =
∂x

DHgz2

Dgz1

重力計

地表gz3

( gz1とgz3は地表測点，gz2はgz1の直上点 ）住鉱資源開発株式会社 〒105-0001 東京都港区虎ノ門3-8-21 虎ノ門33森ビル5F

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密度構造から生じる重力と重力偏差
鉛直偏差の平面分布
貫入岩（高密度の四角柱）均質な地質モデル計算

単純な密度構造モデル
Gzz

鉛直重力異常gzの鉛直重力偏差
Gzzの平面分布が貫入岩が形状を最もよく表している
鉛直重力 gz
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鉛直重力偏差Gzz21FAX：03-5405-2175 URL：https://www.sred.co.jp/