バーティカルケーブル方式反射法地震探査(VCS)の開発

Abstract

パーテイカルサイスミックケーブル方式反射法地震探査は, 海底面から鉛直上に受信機(ハイドロフォン)を配置し, 水中震源により音波(地震波)を発生させ, この音波が地下に伝播し, 地層境界からの反射波を記録して, 海底下構造を調査する手法である。一般的にVCS(Vertical Cable Seismic)と略称されている。vcsは, 海底熱水鉱床探査の対象領域と想定される比較的狭いエリアでの三次元反射法地震探査としては, 非常に優位性があり, 現在, 文部科学省「海洋資源の利用促進に向けた基盤ツール開発プログラム」の中で, 海底熱水鉱床探査システムとして, データ処理・解析技術も合めた総合的な探査技術として研究をすすめている。平成21午度には琵琶湖においてvcsのジオメトリを実現しフィージピリティスタディとしての三次元調査を実施し, 地下構造の高分解能な三次兄ボリュームを得ることができた。この結果を受けて, 平成22年度には自律型探査システム二式を試作し, 実海域におけるシステム性能・運用試験を経たヒで, 海底熱水鉱床の存在が示唆される沖縄伊平屋海域において深海曳航型震源を用いた海域実験を実施した。本実験では, 水深1, 000mでの投入・回収方法, パーテイカルケーブルの位置の計測方法を検討した。また, 深海曳航型震源との組み合わせで, 取得されたデータは, 海底下からの反射波をとらえており, 海底熱水鉱床が存在する深海環境下で, システムが十分な性能を持って正常動作することが確認できた。しかしながら, データ処理段階では, 受・発震の位置精度向などの課題が抽出されており, 今後, 水中測位技術や精度良い投入・回収方法の確立なども含めたトータルな探査システム構築の必要がある。平成23年度は, 高分解能な海上震源と組み合わせた調査と海底震源と組み合わせた調査の二度の実海域調査を計画しており, vcs探査技術の実用化を図る計画である。

The vertical cable seismic is one of the reflection seismic methods. It uses hydrophone arrays vertically moored from the seafloor to record acoustic waves generated by surface, deep-towed or ocean bottom sources. Analyzing the reflections from the sub-seabed, we could look into the subsurface structure. This type of survey is generally called VCS (Vertical Cable Seismic). Because VCS is an efficient high-resolution 3D seismic survey method for a spatially-bounded area, we proposed the method for the hydrothermal deposit survey tool development program that the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT) started in 2009. We are now developing a VCS system, including not only data acquisition hardware but data processing and analysis technique. Our first experiment of VCS surveys has been carried out in Lake Biwa, JAPAN in November 2009 for a feasibility study. Prestack depth migration is applied to the 3D VCS data to obtain a high quality 3D depth volume. Based on the results from the feasibility study, we have developed two autonomous recording VCS systems. After we carried out a trial experiment in the actual ocean at a water depth of about 400m and we carried out the second VCS survey at Iheya Knoll with a deep-towed source. In this survey, we could establish the procedures for the deployment/recovery of the system and could examine the locations and the fluctuations of the vertical cables at a water depth of around 1000m. The acquired VCS data clearly shows the reflections from the sub-seafloor. Through the experiment, we could confirm that our VCS system works well even in the severe circumstances around the locations of seafloor hydrothermal deposits. We have, however, also confirmed that the uncertainty in the locations of the source and of the hydrophones could lower the quality of subsurface image. It is, therefore, strongly necessary to develop a total survey system that assures a accurate positioning and a deployment techniques. We are planning two further field surveys in FY2011. One is a 3D survey with a boomer for a high-resolution surface source and the other one for an actual field survey in the Izena Cauldron an active hydrothermal area in the Okinawa Trough. Through these surveys, the VCS will become a practical exploration tool for the exploration of seafloor hydrothermal deposits.