論文解説

・Ishizu et al., (2022), Geophysics

Ishizu, K., Siripunvaraporn, W., Goto, T. N., Koike, K., Kasaya, T., & Iwamoto, H. (2022). A cost-effective three-dimensional marine controlled-source electromagnetic survey: exploring seafloor massive sulfides. Geophysics, 87(4), 1-75. https://library.seg.org/doi/abs/10.1190/geo2021-0328.1

ポイント1：海底熱水鉱床の3D地下分布情報の取得に成功

ポイント2 （最重要ポイント）：受信機を減らし調査コストを抑えつつも，海底熱水鉱床の3D地下分布情報を従来法と同等の性能で探査できる新たな3D海底電磁探査技術の提案

海底熱水鉱床の3D地下分布情報の推定には海底電磁探査法が有効です。しかし，既存の海底電磁探査法は海底熱水鉱床の3D地下分布情報を得るために，多数の受信機が必要で調査コストが高いという問題点がありました。そこで，本論文では受信機を減らし調査コストを抑えつつも，海底熱水鉱床の3D地下分布情報を従来法と同等の性能で探査できる新たな3D海底電磁探査技術を提案しました。提案手法は，非常にシンプルなのもので，調査測線の真ん中に一列の受信機ラインを設置するものです。論文ではまず仮想モデル・データを使用して提案手法の有効性を実証しました。提案手法を用いて沖縄トラフのイエヤマ熱水域を探査し，海底熱水鉱床の3D地下分布情報の推定しました。その結果，鉱床体と考えられる領域を推定することができました。

・Ishizu et al., (2022), Journal of Geophysical Research: Solid Earth

Ishizu, K., Ogawa, Y., Nunohara, K., Tsuchiya, N., Ichiki, M., Hase, H., et al. (2022). Estimation of spatial distribution and fluid fraction of a potential supercritical geothermal reservoir by magnetotelluric data: A case study from Yuzawa geothermal field, NE Japan. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 127, e2021JB022911. https://doi.org/10.1029/2021JB022911

ポイント1：超臨界地熱貯留層を可視化に成功

ポイント2 （最重要ポイント）：超臨界地熱貯留層の上部にシリカ遮水層が存在し，この遮水層が超臨界地熱貯留層の形成に寄与していることを発見

本研究内容は，二酸化炭素排出量の増加に貢献できる新たなテクノロジーに関連します。超臨界地熱貯留層を地熱発電に用いると，350℃以下の熱水貯留層に比べて大出力発電が可能と期待されています。しかし，超臨界地熱貯留層の発達メカニズムやどの程度の空間分布で存在するかはこれまで未解明でした。本研究では，電磁探査を用いて超臨界地熱貯留層の空間分布を可視化し，掘削による温度情報を組み合わせて超臨界地熱貯留層の発達メカニズムを解明しました。本メカニズムでは，超臨界地熱貯留層の直下に存在するマグマが固まる際に自ら含んでいた流体を吐き出すことでその上部に超臨界地熱流体を提供します。この超臨界地熱流体はシリカ遮水層によってさらなる上部への移動が制限され、その結果、シリカ遮水層下で超臨界地熱流体が蓄えられ、超臨界地熱貯留層が発達したというものです。シリカ遮水層と物理探査から示唆される超臨界地熱貯留層の関係をシリカ溶解度計算を用いて定量的に明らかにしたのは本研究が初めてだと考えております。

プレスリリース記事は，こちらで読むことができます。https://www.titech.ac.jp/news/2022/063247
日経新聞や電気新聞などに取り上げられました。
*日経新聞オンラインでの記事 https://www.nikkei.com/article/DGXZQOUC1198L0R10C22A3000000/
*日刊工業新聞での記事 https://www.nikkan.co.jp/articles/view/629848

・Ishizu et al., (2019), Geophysical Research Letters

Ishizu, K., Goto, T., Ohta, Y., Kasaya, T., Iwamoto, H., Vachiratienchai, C., Siripunvaraporn, W., Tsuji, T., Kumagai H. and Koike K. (2019). Internal structure of a seafloor massive sulfide deposit by electrical resistivity tomography, Okinawa Trough. Geophysical Research Letters, 46(20), 11025-11034. https://doi.org/10.1029/2019GL083749

ポイント1：海底熱水鉱床の２階建て分布（上部鉱床と下部鉱床）を可視化に成功

ポイント2 （最重要ポイント）：下部鉱床の発達メカニズムを新たに解明

海底熱水鉱床は，レアメタルや貴金属を含む次世代型の金属資源です。本鉱床は海底での熱水循環活動が起こる地域で存在が確認されております。日本においては，沖縄トラフ域や伊豆・小笠原海域で海底熱水鉱床の存在が発見されております。しかし，これまで海底熱水鉱床の地下での分布が明らかになっておりませんでした。また，海底熱水鉱床の地下での詳細分布が明らかになっておりませんでしたので，海底熱水鉱床の海底下での発達メカニズムも不明でした。この論文は送信機および受信機が両方ケーブル上で曳航される海底電気探査システムを用いて沖縄トラフの伊平屋熱水域の海底熱水鉱床の分布を詳細に可視化いたしました。海底電気探査は，海底下に電気を流して，海底下の電気の流れやすい場所（すなわち金属鉱床の存在域）を推定できるダウジングマシンのようなものです。もっと簡単に言えば，お宝探しマシンのようなものです。ですので，海底下を掘削することなく，海底下の情報を取得できます。

今回用いた海底電気探査装置は，ケーブルに電気データを計測できる受信機を10 個つけることによりデータ量を格段に増やしました。従来の海底電気探査装置では，5個以下の受信機をケーブルに設置しております。このようにデータ量を増やすことにより，海底下60m程度までの地下情報の詳細化に成功しました。この詳細地下構造マップから，海底熱水鉱床が海底面（上部鉱床）だけではなく，海底下30m程度の深度に存在する（下部鉱床）ということを明らかにしました。この点は，新規性が高いです。この詳細地下構造マップと掘削データなどとを統合して解釈することにより，下部鉱床は，熱水がキャップ層下で冷やされることにより，熱水中の金属成分が沈殿して海底下キャップ層下にできるという発達メカニズムを新たに提案しました。この点は本論文で最も新規性が高いポイントです。

プレスリリース記事は，こちらで読むことができます。https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2019-11-01-0
日経新聞や財形新聞などに取り上げられました。
*財形新聞での記事 https://www.zaikei.co.jp/article/20191030/537135.html