マルチビーム音響測深機等による広域かつ効率の良い探査手法を用いた 東青ヶ島カルデラ海底熱水鉱床調査報告 ○片瀬 冬樹・飯笹 幸吉・水野 勝紀・小島 光博（東大生研）・李 相均（地球科学総合研究所） 斎藤 悠太（国際航業）・月岡 哲・大美賀 忍（JAMSTEC）・浅田 昭（東大生研） １．はじめに 種が開発されており，スワス幅を絞ることで，横 文部科学省受託海洋資源利用促進技術開発プロ 方向に等距離，かつ分解能の高いデータの取得が グラム「海洋鉱物資源広域探査システム開発」を 可能である．例として YK15-09 航海で使用した 進めている我々研究チームでは，マルチビーム音 MBES の仕様とデータ計測時の設定について，表 響測深機（Multi-Beam Echo Sounder，以下 MBES 1 に示す．測線間隔を狭めることで 200%のデータ とする）と重力式柱状採泥等を用いて，広域かつ カバレッジを保ち，データ密度を高める設定とし 効率のよい熱水鉱床探査の手法の研究を行ってい ている． る．本発表では，全 3 回の航海で発見に至った， 表 1 YK15-09 航海 MBES の仕様とデータ計測時の設定 東青ヶ島カルデラ熱水鉱床の探査手法と，それに 調査船 海洋研究開発機構所有「よこすか」 より得られた成果について報告する． 機種 Kongsberg 社「EM122」 周波数 12 kHz ビーム幅 2 °× 2 ° 船速 4 ~ 5 knot 日時；2013. 9. 3 ～ 2013. 9. 12（調査は 9. 10～11） 測線間隔 500 m 目的；カルデラ概略把握のため，中心部の広域地 スワス幅 1,100m 固定 ２．調査の概要 1) KKKyot13-01 航海 形探査と柱状採泥器によるサンプリング 2) YK15-09 航海 出力点数 等間隔配点 432 soundings / swath 2 swaths / ping 日時；2015. 6. 5 ~ 2015. 6. 14 メッシュサイズ 5 m メッシュ 目的；カルデラ全域の広域地形探査と，前航海の 平均データ数 12.5 点 / メッシュ 地形データから抽出した特異点の AUV「うらし ま」搭載 MBES による精密地形探査 3) KKKyot15-02 航海 音響測深においては，データの 1 点 1 点が真値 と考えるより，ある程度ばらつきがあると考える ことが妥当であり，測深点数を増やし，その平均 日時；2015. 7. 25 ~ 2015. 7. 31 値をメッシュデータとして採用することで，デー 目的；柱状採泥器による熱水鉱床候補地点のサン タの精度が保てると言える．また，AUV による精 プリング 密探査では，Seabat7125（Reson 社，周波数；400 kHz，測深点数；512 点）を使用してデータを取得 ３．探査手法と使用機器 した． 広域かつ効率よく熱水鉱床を探査するために， サンプリングの位置精度を向上させる手法とし 洋上から取得する MBES のデータの計測手法の高 て，重力式柱状採泥器の直上 10 m 地点のワイヤ 度化を検討している．また，音響測位を併用した ーに GPS と慣性航法装置が一体となっている音 重力式柱状採泥器によるサンプリングを行うこと 響測位システム GAPS（IXBLUE 社，水中精度； により，非常に精度の高い位置管理の元で調査を 0.2 % スラントレンジ）を取り付けて使用するこ 行った． とで，海底の目標地点から 20 m 程度の範囲でサ 近年調査船の船底に艤装して広域地形探査に使 用される MBES は，位相差による検出と反射強度 による測深点の検出が出来るハイブリッド型の機 ンプリングすることが可能となった（図 1）． 測位で常にポジションを監視しながら，サンプリ ングを複数回行った． 20 ~ 30 m 20 m 図 1 重力式柱状採泥器と GAPS 水中トランスポンダー 40 m ４．調査結果 図 3 チムニー状地形 三次元鳥瞰図 YK15-09 航海で取得した東青ヶ島カルデラ全域 の 5 m メッシュの海底地形図を図 2 に示す． その結果，マウンド上から高温熱水活動の証拠 となる閃亜鉛鉱や黄銅鉱といった硫化鉱物を含む 塊状硫化物が採取できた（図 4）．音響測位を併 用することで，目標地点と実際にサンプリングし Depth(m) た位置との差異は最小でわずか数 m 以内であり， 目標としていた位置での試料採取が達成された． 図 4 閃亜鉛鉱や黄銅鉱を伴う塊状硫化物 また，カルデラ南東側斜面でもコーン状の起伏 がある地形の確認と，熱水性の兆候が見られる海 底堆積物を採取することが出来た． ５．まとめと今後の課題 図 2 東青ヶ島カルデラ海底地形図 広域地形探査の高度化と音響測位を用いたサン 東青ヶ島カルデラは北北東－南南西方向に長軸 プリング手法等によって，熱水鉱床を効率よく探 を持つ東西約 12 km、南北約 18 km の楕円形のカ 査することが証明された．今後は，広域に取得し ルデラ地形で，南北には明瞭な外輪山を有し，カ た海底地形データや海底音響画像から定量的に熱 ルデラ底部は水深 830 m 程度である． 水鉱床候補地点の絞込みが行えるよう，探査・解 この海域において，KKKyot13-01 でサンプリン 析技術の向上を目指していく． グされた堆積物中に熱水活動の可能性を示唆する 少量の硫化物成分を確認したため，カルデラ中央 謝辞 部の海底地形データより，カルデラ斜面部や特異 本研究は文部科学省「海洋鉱物資源広域探査シ な起伏，尾根状の地形を抽出し，YK15-09 でうら ステム開発」の一環として行われた．調査航海は しまによる精密地形探査を実施した．探査の結果， 海洋エンジニアリング(株)所有の「第七開洋丸」 中央火口丘周辺で発見されたチムニー状地形の鳥 と海洋研究開発機構所有の「よこすか」「うらし 瞰図を図 3 に示す． ま」にて実施され，飯岡船長・中村船長・石川運 海底の基部からマウンドの高さが約 20 m，幅が 航長をはじめ乗組員，調査員の方々には航海を通 約 40 m，さらにその上のチムニー状地形は高さ じ，多くのご協力を頂いた．また，柱状採泥につ 20～30 m 程度である．このマウンド地形の物性を いては東京大学新領域創成科学研究科の黒沢俊哉 確認するため，KKKyot15-02 航海において，音響 氏にご協力頂いた．ここに深く感謝の意を表する．
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