未発見の海底熱水鉱床の探査方法及び未発見の海底熱水鉱床の探査システム
【課題】海底に存在する海底熱水鉱床の位置を効率よく特定する。
【解決手段】海底の複数箇所間での音の送受信の情報に基づいて海水密度の変化を観測する音響トモグラフィ装置１０を用い、音響トモグラフィ装置１０で海水密度の変化が生じている領域を特定し、当該領域に熱水プルーム４２が存在していると推定し、無索潜水機（ＡＵＶ）３０を当該領域に移動させ、無索潜水機３０に海水の状態を測定させ、その測定結果に基づいて海底熱水鉱床４０から流出する熱水プルーム４２を検出し、該熱水プルーム４２を検出した領域を海底熱水鉱床４０の存在位置とする。このような方法によれば、海底熱水鉱床を効率的に探査することができるので、例えば、海底熱水鉱床の金属資源を利用する際の採算コストを低減することが可能となる。
【解決手段】海底の複数箇所間での音の送受信の情報に基づいて海水密度の変化を観測する音響トモグラフィ装置１０を用い、音響トモグラフィ装置１０で海水密度の変化が生じている領域を特定し、当該領域に熱水プルーム４２が存在していると推定し、無索潜水機（ＡＵＶ）３０を当該領域に移動させ、無索潜水機３０に海水の状態を測定させ、その測定結果に基づいて海底熱水鉱床４０から流出する熱水プルーム４２を検出し、該熱水プルーム４２を検出した領域を海底熱水鉱床４０の存在位置とする。このような方法によれば、海底熱水鉱床を効率的に探査することができるので、例えば、海底熱水鉱床の金属資源を利用する際の採算コストを低減することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は未発見の海底熱水鉱床の探査方法及び未発見の海底熱水鉱床の探査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
日本近海、例えば、伊豆小笠原海域や沖縄海域等には、海底熱水鉱床が存在することが知られている。海底熱水鉱床とは、地下深部に浸透した海水がマグマ等の熱により熱せられ、海底に噴出される過程で、熱水中の金、銀、銅、鉛、亜鉛等の重金属が沈殿したものである。この海底熱水鉱床は、新たな金属鉱物資源の供給源として期待されており、従来、資源に恵まれないとされてきた我が国にとって、重要な資源である。
【０００３】
一般に、海底熱水鉱床は、次の過程で生成される。まず、地殻中にしみ込んだ海水が地下のマグマにより加熱され、母岩と反応する過程で母岩から海水中に重金属が添加されるとともに、マグマからガス成分、例えば硫化水素、二酸化炭素、メタン等も直接添加され、熱水としての性質を獲得していく。重金属と硫化水素等を獲得した熱水は、臨界点近くまで加熱・加圧されることで浮力をもち、海底面へと上昇する。海底面に上昇し、海中に噴出した熱水は、ある程度の深度まで上昇し、そのあとは横に向かって広がっていく。このようにして熱水からできた煙のような水塊は熱水プルームと呼ばれる。熱水プルームは、各種化学成分の濃度が周辺の海水に比べて異常値を示す。
【０００４】
そして、熱水プルームは、海底面において低温・アルカリ性・酸化的な周辺海水と混合し、その性質が変質する。この過程では、金属硫化物の溶解度が下がることで、硫化銅、硫化鉄などの硫化物沈殿が生じ、海底熱水鉱床の基礎になる。
【０００５】
図１は、このような海水→マグマによる加熱→熱水の噴出という循環を示したものである。上述した海底熱水鉱床は、図示するように、（１）マグマ４４からの熱源が伝えられ循環が始まる活動初期、（２）活発に循環が継続し海底熱水鉱床が成長する活動中期、（３）循環が止まり海底熱水鉱床の成長も終了する活動末期という過程を経て形成される。活動初期の海底熱水鉱床は、チムニーが形成され始めた状態である。活動中期の海底熱水鉱床は、熱水プルーム４２の重金属が沈殿して成長している状態であり、活動末期の海底熱水鉱床は、熱水の噴出の停止に伴い、成長が停止した状態である。
【０００６】
このような海底熱水鉱床を金属の供給源として利用する技術として、熱水プルーム中の懸濁物自体を採取するものがある（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような技術は、海底熱水鉱床の存在位置を把握していなければならないことが当然の前提となる。
【０００７】
ここで、海底熱水鉱床の存在位置を特定する方法は種々あるが、例えば、海底熱水鉱床の活動初期から活動中期において流出する熱水プルームを検出することにより行うものがある。具体的には、あらかじめ調査対象の海域を定め、その海域で船舶にＲＯＶ（Remotely Operated Vehicle）を曳航させたり、ＡＵＶ（Autonomous Underwater Vehicle）を自律航行させ、そのＲＯＶやＡＵＶに搭載した各種センサーによりに海水の状態を観測させる。海水の状態の観測としては、海水温度やｐＨを測定したり、撮像装置で観測させることにより行う。この観測データに基づいて、熱水プルームの有無を検出し、この熱水プルームのある場所に海底熱水鉱床が存在すると判断することとなる。
【０００８】
しかしながら、上述したようなＲＯＶによる探索では、速力が１ノット程度と遅いことや、人間による操作が必要であるため探索範囲が限られる。また、ＡＵＶによる海域の調査は、ＡＵＶの航行速度も数ノットと低速であることや、航行の安全性を保つための航路設計が難しい。結局、これらのＲＯＶやＡＵＶでの探索では、例えば数１００〜数１０キロ四方に及ぶ広範な海域を調査することが難しく、また調査に長時間を要するという問題がある。
【０００９】
ちなみに、工場や発電所等から排出される二酸化炭素を回収し、海底下地層に貯留する方法（CCS：Carbon Capture and Storage）が提案されており、貯留した二酸化炭素が海中に漏洩するか否か調査する場合にも、ＲＯＶやＡＵＶが用いられる。このＣＣＳの場合は、地下貯留をした場所は既知であるため、二酸化炭素が漏洩する領域はある程度絞られるため、上述の問題は顕在化しない。しかしながら、海底熱水鉱床の存在位置は、ＣＣＳの場合のように予め絞り込むことは難しく、広範囲での調査が必要となるため、海底熱水鉱床の存在位置をより一層効率的に特定する技術が求められている。
【００１０】
このように、海底熱水鉱床の存在位置の特定に時間を要すると、最終的には海底熱水鉱床から金属等を採取するコストが増大することになり、採算に合わないことから資源の活用ができなくなる恐れがある。
【００１１】
また、高温、高圧、無酸素の熱水プルーム中には、ＣＨ４、ＣＯ、Ｈ２Ｓ、Ｈ２などの化学物質をエネルギー源とする微生物が棲息することが知られている。これらの微生物は、活動中期から活動末期にかけて活動が活発になると考えられており、その海底熱水鉱床の環境の変化に応じて微生物の生物種や生息分布も変化されると予測される。このような微生物を学術的観点から調査するに際しても、海底熱水鉱床の存在位置を特定することが前提となるのであるから、可能な限り早く海底熱水鉱床の存在位置を特定することが望まれる。
【００１２】
さらに、海底から噴出する熱水近辺に生息する生物を観測することを考慮すれば、活動初期から活動中期にかけて熱水が噴出していときには鉱物を採取せず、活動末期において鉱物を採取することが望ましい場合がある。このような事情に鑑みれば、海底熱水鉱床の形成過程がどの状態にあるかを把握する必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平５−２５６０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑み、海底に存在する海底熱水鉱床の位置を効率よく特定することができる未発見の海底熱水鉱床の探査方法及び未発見の海底熱水鉱床の探査システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、海底の複数箇所間での音の送受信の情報に基づいて海水密度の変化を観測する音響トモグラフィ技術を用い、該音響トモグラフィ技術で海水密度の変化が生じている領域を特定し、当該領域に熱水プルームが存在していると推定し、海水の状態を測定する測定手段を備える水中移動手段を前記領域に移動させ、該水中移動手段に海水の状態を測定させ、その測定結果に基づいて海底熱水鉱床から流出する熱水プルームを検出し、該熱水プルームを検出した領域を海底熱水鉱床の存在位置とすることを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査方法にある。
【００１６】
かかる第１の態様では、音響トモグラフィ技術を用いて広範囲に亘る海域から熱水プルームが存在している領域を推定し、その後、当該領域を水中移動手段が調査して海底熱水鉱床の存在位置の特定を行う。このように、音響による調査で広範囲に亘る海域から熱水プルームが存在している領域を絞り込むので、限定されたその領域内で水中移動手段は調査を行うことができる。これにより効率的に海底熱水鉱床の存在位置を特定することができる。
【００１７】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する未発見の海底熱水鉱床の探査方法において、前記領域について、前記音響トモグラフィ技術で所定期間に亘り海水温度の変化を測定し、当該海水温度の変化に基づいて、海底から噴出した熱水に含まれる重金属の沈殿により海底熱水鉱床が形成される過程を推定することを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査方法にある。
【００１８】
かかる第２の態様では、海水温度の変化から、海底熱水鉱床が形成される過程を推定することができる。すなわち、海底熱水鉱床の形成が初期段階にあるのか、中期段階にあるのか、末期段階にあるのかを推定できる。これにより、例えば、熱水の噴出が終了した状態の海底熱水鉱床を発見し、鉱物を採掘することができる。他にも、熱水が噴出している活動初期や活動中期での海底熱水鉱床を発見することで、将来の鉱物採取に備える一方、噴出する熱水周囲に生息する生物の観測のために、その状態の海底熱水鉱床は維持する、ということが可能となる。
【００１９】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載する未発見の海底熱水鉱床の探査方法において、前記海水の状態の測定は、金属、ｐＨ、濁度からなる群から選択される少なくとも一つを測定することであることを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査方法にある。測定方法としては、化学センサによる現場測定や、海水の採取による分析によって実施する。
【００２０】
かかる第３の態様では、金属等の検出や採取した海水の観察をもって熱水プルームが存在していることを特定することができる。
【００２１】
本発明の第４の態様は、相互に音を送受信可能に海底に設置された複数の音響トモグラフィ装置と、前記音響トモグラフィ装置による音の送受信の情報に基づいて海水密度の変化が生じている領域を特定することで当該領域に海底熱水鉱床が存在していると推定する海底熱水鉱床推定手段と、海水の状態を測定する測定手段を有する水中移動手段とを備え、前記水中移動手段は、前記領域を航行しながら前記測定手段で海水の状態を測定し、その測定結果に基づいて海底熱水鉱床から流出する海底熱水プルームを検出し、該海底熱水プルームを検出した領域を海底熱水鉱床の存在位置とすることを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査システムにある。
【００２２】
かかる第４の態様では、音響トモグラフィ技術を用いて広範囲に亘る海域から熱水プルームが存在している領域を推定し、その後、当該領域を水中移動手段が調査して海底熱水鉱床の存在位置の特定を行う。このように、音響による調査で広範囲に亘る海域から熱水プルームが存在している領域を絞り込むので、限定されたその領域内で水中移動手段は調査を行うことができる。これにより効率的に海底熱水鉱床の存在位置を特定することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、海底に存在する海底熱水鉱床の位置を効率よく特定することができる未発見の海底熱水鉱床の探査方法及び未発見の海底熱水鉱床の探査システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】海底熱水鉱床の形成過程を示す概念図である。
【図２】海底に配置された音響トモグラフィ装置と熱水プルームとの位置関係を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る未発見の海底熱水鉱床の探査システムの概略構成図である。
【図４】音響送受信手段（海中音響装置）の外観図である。
【図５】無索潜水機の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２６】
〈実施形態１〉
図２に示すように、上述したように、地殻中に海水が進入し、その海水がマグマにより熱せられ、海中に噴出し、噴出した熱水から熱水プルーム４２が形成される。熱水プルーム４２からは、それに含まれる重金属等が沈殿して海底熱水鉱床が形成される。なお、熱水の噴出口近辺には海中に突出したチムニー４１が形成されている。図３に示すように、この海底熱水鉱床４０の存在位置を、未発見の海底熱水鉱床の探査システム１、すなわち、音響トモグラフィ装置１０と、熱水プルーム４２の存在位置を推定する情報処理装置（海底熱水鉱床推定手段）と、水中移動手段である無索潜水機３０、有索潜水機６０とを用いて特定することについて説明する。
【００２７】
音響トモグラフィ装置１０は、音響トモグラフィ技術を用いて熱水プルーム４２の検出を行うためのものである。具体的には、複数（図示例では５個）の音響トモグラフィ装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅは、海底熱水鉱床の存在が期待される海域の海底に設置されている。当該海域は、数１００〜数１０キロ四方に及ぶ広さである。それぞれの音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅは、絶対位置及び互いの相対位置がＧＰＳなどで把握された状態で設置されている。
【００２８】
音響トモグラフィ装置１０は、図４に示すように、所定の周波数の音を送受信する送受信機１２を備えた音源や、電源装置、これらの音源・電源装置を制御する制御機器などが容器１１内に設けられて構成されたものである。容器１１は枠体１３に固定され、送受信機１２を上にした状態、すなわち、３６０度の全周囲に亘って音を送受信できる状態で、枠体１３を介して海底に設置されている。
【００２９】
また、図２に示すように、海底には制御手段１４が設置されている。制御手段１４は、各音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅに接続されている。
【００３０】
制御手段１４は、ＣＰＵ、記憶手段、入出力装置を備えており、音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅに音を送信させる制御信号を送信すると共に、音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅからデータを受信し、記憶手段に記録する。
【００３１】
このような構成の音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅ及び制御手段１４を所定期間稼働することで、制御手段１４の記憶手段には、所定期間分のデータが蓄積される。その制御手段１４に記憶されたデータは、情報処理装置（図示せず）により処理される。
【００３２】
詳言すると、５個の音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅは、制御手段１４からの制御信号に基づいて、同時刻に送受信機１２から他の４個の装置に音を発し、他の４個の装置からの音を送受信機１２で受信する。受信したデータは、制御手段１４に送信され、制御手段１４の記憶手段に記録される。このような動作を所定期間実行したのち、制御手段１４の記憶手段に記録されたデータを回収し、情報処理装置で処理させる。
【００３３】
熱水が海中に噴出して熱水プルーム４２が形成される場合、熱水プルーム４２による海水のｐＨの変化や海水の温度変化、塩分変化、液体の物性変化などにより海水密度に変化が生じる。この海水の密度の変化により、音響トモグラフィ装置１０ｂ、１０ｄの間での音の送受信の伝播時間に差が生じ、更に、音響トモグラフィ装置１０ｃ、１０ｅの間での音の送受信の伝播時間に差が生じる。情報処理装置が、これらの時間差の状況を解析することにより領域５０の位置を推定することができる。
【００３４】
音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅで計測された音の伝搬時間の差を解析することで、海中の温度を計算することができるので、所定期間にわたっての海水の温度変化を観測してもよい。この温度変化を元に、図１に示したような海底熱水鉱床４０の形成過程がどの状態にあるかを推定することができる。
【００３５】
図１に示したように海底熱水鉱床４０の形成過程が活動初期である場合は、海底から熱水が噴き出して間もないので、海水温度が上昇する傾向にある。したがって、音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅで観測された温度変化が上昇傾向にある場合は、海底熱水鉱床４０の形成過程が活動初期であると推定できる。
【００３６】
海底熱水鉱床の形成過程が活動中期である場合は、海底熱水鉱床４０の近辺の海水温度は周りの温度より高温であるものの、温度の変化は大きなものではない。したがって、音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅで観測された温度変化がほぼ一定である場合は、海底熱水鉱床４０の形成過程が活動中期であると推定できる。
【００３７】
海底熱水鉱床４０の形成過程が活動末期である場合は、海底からの熱水の噴出が止まっているので、海水温度が下降する傾向にある。したがって、音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅで観測された温度変化が下降傾向にある場合は、海底熱水鉱床４０の形成過程が活動末期であると推定できる。
【００３８】
このように、海水温度の変化から、海底熱水鉱床４０が形成される過程を推定することができる。すなわち、海底熱水鉱床４０の形成が活動初期・活動中期・活動末期であるかを推定できる。これにより、例えば、熱水の噴出が終了した状態の海底熱水鉱床４０を発見し、鉱物を採掘することができる。他にも、熱水が噴出している活動初期や活動中期での海底熱水鉱床４０を発見することで、将来の鉱物採取に備える一方、噴出する熱水周囲に生息する生物の観測のために、その状態の海底熱水鉱床４０は維持する、ということが可能となる。
【００３９】
図３に示すように、音響トモグラフィ技術により熱水プルーム４２が存在する領域５０が推定された後は、無索潜水機３０や有索潜水機６０を用いて領域５０の海水の状況を精査する。
【００４０】
具体的には、図５に示すように、測定手段３１と、測定手段３１で測定した測定データが記録される記憶媒体３２を有する無索潜水機３０を用いる。無索潜水機３０は、無索で自立運航する潜水機（AUV:Autonomous Underwater Vehicle）であり、領域５０を航行しながら、海水の状態を測定手段３１で測定し、その測定データを記憶媒体３２に記録するに構成されている。
【００４１】
測定手段３１は、熱水プルーム４２に特有な金属、金属化合物、炭素化合物、ラドンなどの放射性物質等を検出する各種のセンサー、ｐＨセンサー、温度計である。他に、測定手段３１としては、チムニー４１近傍の領域５０から採取した熱水プルーム４２の化学成分などを測定するために、熱水プルーム４２を採取する取水手段であってもよい。さらに、測定手段３１としては撮像装置であってもよく、撮像装置より得た画像を通して噴出する熱水プルーム４２を目視により検出してもよい。
【００４２】
領域５０で測定をした後、無索潜水機３０の記憶媒体３２に記録された測定データを分析する。一般に、熱水プルーム４２は、金属等、例えば、Ｍｎ、Ｆｅや、気体成分等、例えば、ＣＨ４、ＣＯ２が、海水中の濃度よりも高い濃度で存在する。したがって、測定データから高濃度の金属等を検出したことをもって、領域５０に熱水プルーム４２が存在すると特定することができる。そして、上述したように、熱水プルーム４２と周辺海水との混合により硫化物の沈殿物が形成され海底熱水鉱床４０となるので、領域５０に海底熱水鉱床４０が存在すると特定することができる。
【００４３】
このようにして、無索潜水機３０で領域５０を探索した後、さらに、有索潜水機６０で探索してもよい。有索潜水機６０は、母船６１にケーブル６２で接続されており、母船６１からの制御の下、有索で航行する潜水機（ROV:Remotely Operated Vehicle）である。また、有索潜水機６０は、無索潜水機３０と同じく、種々の測定手段が設けられている。有索潜水機６０は、母船６１の制御の下、領域５０で測定手段による測定を行い、その結果を、ケーブル６２を介して母船６１に送るようになっている。そして、前述した無索潜水機３０の測定手段による測定結果の分析と同様に、母船６１では、有索潜水機６０の測定手段が測定したデータを分析し、領域５０のうち、高濃度の金属等を検出した領域を熱水プルーム４２、すなわち海底熱水鉱床４０の存在位置として特定する。
【００４４】
以上に説明したように、音響トモグラフィ技術により熱水プルーム４２が存在していると推定される領域５０が特定され、無索潜水機３０及び有索潜水機６０が領域５０の海水の状態を測定し、その測定データに基づいて海底熱水鉱床４０の存在位置が特定される。
【００４５】
ここで、無索潜水機３０や有索潜水機６０に広い海域を調査させるのは妥当ではない。無索潜水機３０や有索潜水機６０が広い海域を調査するのに要する時間やコストが増大してしまうからである。一方、音響トモグラフィ装置１０は、１００ｋｍ四方以上をも調査範囲とすることが可能であり、広範囲に亘る海域から熱水プルーム４２が存在している領域５０を推定することができる。
【００４６】
したがって、まず音響トモグラフィ装置１０を用いて領域５０を特定した後、領域５０を無索潜水機３０が測定するということは、無索潜水機３０が航行して海水を測定しなければならない範囲を絞り込めるということであり、無索潜水機３０による調査の効率を向上することができる。
【００４７】
また、有索潜水機６０は、ケーブル６２を介して母船６１に制御され、また、母船６１に測定データを送信する都合上、航行範囲が限られる。しかしながら、有索潜水機６０による調査に先立ち、音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅ及び無索潜水機３０が領域５０を特定しているため、有索潜水機６０は、領域５０に限定して調査を行うことができ、これにより更に効率的に未発見の海底熱水鉱床４０の位置を特定することができる。
【００４８】
このように、本発明の未発見の海底熱水鉱床の探査システム１では、音響トモグラフィ技術により、熱水プルーム４２の存在を広範囲に亘る海域について検出できるため、海底熱水鉱床４０の探査を効率的に行うことができる。
【００４９】
上述のごとく、海底熱水鉱床４０の存在位置を効率よく探査することができるので、海底熱水鉱床４０の存在位置を特定するのに要するコストを低減することができる。このことは、海底熱水鉱床４０を金属等の資源の供給源として利用する際の採算性を改善することにも繋がり、海底熱水鉱床４０から金属資源を利用することについての実用化に大きく寄与する。
【００５０】
さらに、本発明によれば、海底熱水鉱床４０を効率的に探査することができるので、海底熱水鉱床４０の発生から早い段階でその存在位置を特定することも可能である。したがって、海底熱水鉱床４０の形成過程に応じて変化すると考えられる微生物の態様について、早い段階から観測することも可能となる。
【００５１】
〈他の実施形態〉
音響トモグラフィ装置１０が使用する音の周波数としては、異なる複数の周波数の音を用いてもよい。音響トモグラフィ装置１０は、音を発し、音を受信することで海水の密度変化が生じている場所の領域を特定するが、一般的に音の周波数が高いほど感度よく海水の密度変化を検出することができる。したがって、異なる複数の周波数の音を用いて、それぞれの周波数の音ごとに、熱水プルーム４２が存在している領域を推定し、これらの音ごとに推定した熱水プルームが存在している領域が一致すれば、熱水プルームが存在している蓋然性は、より高いものと推定できる。
【００５２】
また、音響トモグラフィ装置１０は、リアルタイムに情報処理装置２０にデータを送らなくてもよく、各音響トモグラフィ装置１０にデータの記憶手段を備え、所定期間におけるデータを別途解析して熱水プルーム４２が存在している領域を特定してもよい。また、日、週、月、年の単位で熱水プルーム４２の存在を検出して不連続な経時変化を検出することも可能である。
【００５３】
なお、制御手段１４は、監視局２１の情報処理装置２０につながれて情報の授受を行うが、制御手段１４や音響トモグラフィ装置１０に大容量の電源を搭載し、ケーブルなどによる接続を行なわずに無線通信により音響トモグラフィ装置１０と情報の授受を行うことも可能である。この場合、各音響トモグラフィ装置１０が音を送信する時刻を合わせるために、各音響トモグラフィ装置１０に原子時計などの同期手段を設けておく。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、海底熱水鉱床を効率よく検出するための産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 探査システム
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 音響トモグラフィ装置
１１ 容器
１２ 送受信機
１３ 枠体
１４ 制御手段
２０ 情報処理装置
２１ 監視局
３０ 無索潜水機
３１ 測定手段
３２ 記憶媒体
４０ 海底熱水鉱床
４１ チムニー
４２ 熱水プルーム
４４ マグマ
５０ 領域
６０ 有索潜水機
【技術分野】
【０００１】
本発明は未発見の海底熱水鉱床の探査方法及び未発見の海底熱水鉱床の探査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
日本近海、例えば、伊豆小笠原海域や沖縄海域等には、海底熱水鉱床が存在することが知られている。海底熱水鉱床とは、地下深部に浸透した海水がマグマ等の熱により熱せられ、海底に噴出される過程で、熱水中の金、銀、銅、鉛、亜鉛等の重金属が沈殿したものである。この海底熱水鉱床は、新たな金属鉱物資源の供給源として期待されており、従来、資源に恵まれないとされてきた我が国にとって、重要な資源である。
【０００３】
一般に、海底熱水鉱床は、次の過程で生成される。まず、地殻中にしみ込んだ海水が地下のマグマにより加熱され、母岩と反応する過程で母岩から海水中に重金属が添加されるとともに、マグマからガス成分、例えば硫化水素、二酸化炭素、メタン等も直接添加され、熱水としての性質を獲得していく。重金属と硫化水素等を獲得した熱水は、臨界点近くまで加熱・加圧されることで浮力をもち、海底面へと上昇する。海底面に上昇し、海中に噴出した熱水は、ある程度の深度まで上昇し、そのあとは横に向かって広がっていく。このようにして熱水からできた煙のような水塊は熱水プルームと呼ばれる。熱水プルームは、各種化学成分の濃度が周辺の海水に比べて異常値を示す。
【０００４】
そして、熱水プルームは、海底面において低温・アルカリ性・酸化的な周辺海水と混合し、その性質が変質する。この過程では、金属硫化物の溶解度が下がることで、硫化銅、硫化鉄などの硫化物沈殿が生じ、海底熱水鉱床の基礎になる。
【０００５】
図１は、このような海水→マグマによる加熱→熱水の噴出という循環を示したものである。上述した海底熱水鉱床は、図示するように、（１）マグマ４４からの熱源が伝えられ循環が始まる活動初期、（２）活発に循環が継続し海底熱水鉱床が成長する活動中期、（３）循環が止まり海底熱水鉱床の成長も終了する活動末期という過程を経て形成される。活動初期の海底熱水鉱床は、チムニーが形成され始めた状態である。活動中期の海底熱水鉱床は、熱水プルーム４２の重金属が沈殿して成長している状態であり、活動末期の海底熱水鉱床は、熱水の噴出の停止に伴い、成長が停止した状態である。
【０００６】
このような海底熱水鉱床を金属の供給源として利用する技術として、熱水プルーム中の懸濁物自体を採取するものがある（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような技術は、海底熱水鉱床の存在位置を把握していなければならないことが当然の前提となる。
【０００７】
ここで、海底熱水鉱床の存在位置を特定する方法は種々あるが、例えば、海底熱水鉱床の活動初期から活動中期において流出する熱水プルームを検出することにより行うものがある。具体的には、あらかじめ調査対象の海域を定め、その海域で船舶にＲＯＶ（Remotely Operated Vehicle）を曳航させたり、ＡＵＶ（Autonomous Underwater Vehicle）を自律航行させ、そのＲＯＶやＡＵＶに搭載した各種センサーによりに海水の状態を観測させる。海水の状態の観測としては、海水温度やｐＨを測定したり、撮像装置で観測させることにより行う。この観測データに基づいて、熱水プルームの有無を検出し、この熱水プルームのある場所に海底熱水鉱床が存在すると判断することとなる。
【０００８】
しかしながら、上述したようなＲＯＶによる探索では、速力が１ノット程度と遅いことや、人間による操作が必要であるため探索範囲が限られる。また、ＡＵＶによる海域の調査は、ＡＵＶの航行速度も数ノットと低速であることや、航行の安全性を保つための航路設計が難しい。結局、これらのＲＯＶやＡＵＶでの探索では、例えば数１００〜数１０キロ四方に及ぶ広範な海域を調査することが難しく、また調査に長時間を要するという問題がある。
【０００９】
ちなみに、工場や発電所等から排出される二酸化炭素を回収し、海底下地層に貯留する方法（CCS：Carbon Capture and Storage）が提案されており、貯留した二酸化炭素が海中に漏洩するか否か調査する場合にも、ＲＯＶやＡＵＶが用いられる。このＣＣＳの場合は、地下貯留をした場所は既知であるため、二酸化炭素が漏洩する領域はある程度絞られるため、上述の問題は顕在化しない。しかしながら、海底熱水鉱床の存在位置は、ＣＣＳの場合のように予め絞り込むことは難しく、広範囲での調査が必要となるため、海底熱水鉱床の存在位置をより一層効率的に特定する技術が求められている。
【００１０】
このように、海底熱水鉱床の存在位置の特定に時間を要すると、最終的には海底熱水鉱床から金属等を採取するコストが増大することになり、採算に合わないことから資源の活用ができなくなる恐れがある。
【００１１】
また、高温、高圧、無酸素の熱水プルーム中には、ＣＨ４、ＣＯ、Ｈ２Ｓ、Ｈ２などの化学物質をエネルギー源とする微生物が棲息することが知られている。これらの微生物は、活動中期から活動末期にかけて活動が活発になると考えられており、その海底熱水鉱床の環境の変化に応じて微生物の生物種や生息分布も変化されると予測される。このような微生物を学術的観点から調査するに際しても、海底熱水鉱床の存在位置を特定することが前提となるのであるから、可能な限り早く海底熱水鉱床の存在位置を特定することが望まれる。
【００１２】
さらに、海底から噴出する熱水近辺に生息する生物を観測することを考慮すれば、活動初期から活動中期にかけて熱水が噴出していときには鉱物を採取せず、活動末期において鉱物を採取することが望ましい場合がある。このような事情に鑑みれば、海底熱水鉱床の形成過程がどの状態にあるかを把握する必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平５−２５６０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑み、海底に存在する海底熱水鉱床の位置を効率よく特定することができる未発見の海底熱水鉱床の探査方法及び未発見の海底熱水鉱床の探査システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、海底の複数箇所間での音の送受信の情報に基づいて海水密度の変化を観測する音響トモグラフィ技術を用い、該音響トモグラフィ技術で海水密度の変化が生じている領域を特定し、当該領域に熱水プルームが存在していると推定し、海水の状態を測定する測定手段を備える水中移動手段を前記領域に移動させ、該水中移動手段に海水の状態を測定させ、その測定結果に基づいて海底熱水鉱床から流出する熱水プルームを検出し、該熱水プルームを検出した領域を海底熱水鉱床の存在位置とすることを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査方法にある。
【００１６】
かかる第１の態様では、音響トモグラフィ技術を用いて広範囲に亘る海域から熱水プルームが存在している領域を推定し、その後、当該領域を水中移動手段が調査して海底熱水鉱床の存在位置の特定を行う。このように、音響による調査で広範囲に亘る海域から熱水プルームが存在している領域を絞り込むので、限定されたその領域内で水中移動手段は調査を行うことができる。これにより効率的に海底熱水鉱床の存在位置を特定することができる。
【００１７】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する未発見の海底熱水鉱床の探査方法において、前記領域について、前記音響トモグラフィ技術で所定期間に亘り海水温度の変化を測定し、当該海水温度の変化に基づいて、海底から噴出した熱水に含まれる重金属の沈殿により海底熱水鉱床が形成される過程を推定することを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査方法にある。
【００１８】
かかる第２の態様では、海水温度の変化から、海底熱水鉱床が形成される過程を推定することができる。すなわち、海底熱水鉱床の形成が初期段階にあるのか、中期段階にあるのか、末期段階にあるのかを推定できる。これにより、例えば、熱水の噴出が終了した状態の海底熱水鉱床を発見し、鉱物を採掘することができる。他にも、熱水が噴出している活動初期や活動中期での海底熱水鉱床を発見することで、将来の鉱物採取に備える一方、噴出する熱水周囲に生息する生物の観測のために、その状態の海底熱水鉱床は維持する、ということが可能となる。
【００１９】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載する未発見の海底熱水鉱床の探査方法において、前記海水の状態の測定は、金属、ｐＨ、濁度からなる群から選択される少なくとも一つを測定することであることを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査方法にある。測定方法としては、化学センサによる現場測定や、海水の採取による分析によって実施する。
【００２０】
かかる第３の態様では、金属等の検出や採取した海水の観察をもって熱水プルームが存在していることを特定することができる。
【００２１】
本発明の第４の態様は、相互に音を送受信可能に海底に設置された複数の音響トモグラフィ装置と、前記音響トモグラフィ装置による音の送受信の情報に基づいて海水密度の変化が生じている領域を特定することで当該領域に海底熱水鉱床が存在していると推定する海底熱水鉱床推定手段と、海水の状態を測定する測定手段を有する水中移動手段とを備え、前記水中移動手段は、前記領域を航行しながら前記測定手段で海水の状態を測定し、その測定結果に基づいて海底熱水鉱床から流出する海底熱水プルームを検出し、該海底熱水プルームを検出した領域を海底熱水鉱床の存在位置とすることを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査システムにある。
【００２２】
かかる第４の態様では、音響トモグラフィ技術を用いて広範囲に亘る海域から熱水プルームが存在している領域を推定し、その後、当該領域を水中移動手段が調査して海底熱水鉱床の存在位置の特定を行う。このように、音響による調査で広範囲に亘る海域から熱水プルームが存在している領域を絞り込むので、限定されたその領域内で水中移動手段は調査を行うことができる。これにより効率的に海底熱水鉱床の存在位置を特定することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、海底に存在する海底熱水鉱床の位置を効率よく特定することができる未発見の海底熱水鉱床の探査方法及び未発見の海底熱水鉱床の探査システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】海底熱水鉱床の形成過程を示す概念図である。
【図２】海底に配置された音響トモグラフィ装置と熱水プルームとの位置関係を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る未発見の海底熱水鉱床の探査システムの概略構成図である。
【図４】音響送受信手段（海中音響装置）の外観図である。
【図５】無索潜水機の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２６】
〈実施形態１〉
図２に示すように、上述したように、地殻中に海水が進入し、その海水がマグマにより熱せられ、海中に噴出し、噴出した熱水から熱水プルーム４２が形成される。熱水プルーム４２からは、それに含まれる重金属等が沈殿して海底熱水鉱床が形成される。なお、熱水の噴出口近辺には海中に突出したチムニー４１が形成されている。図３に示すように、この海底熱水鉱床４０の存在位置を、未発見の海底熱水鉱床の探査システム１、すなわち、音響トモグラフィ装置１０と、熱水プルーム４２の存在位置を推定する情報処理装置（海底熱水鉱床推定手段）と、水中移動手段である無索潜水機３０、有索潜水機６０とを用いて特定することについて説明する。
【００２７】
音響トモグラフィ装置１０は、音響トモグラフィ技術を用いて熱水プルーム４２の検出を行うためのものである。具体的には、複数（図示例では５個）の音響トモグラフィ装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅは、海底熱水鉱床の存在が期待される海域の海底に設置されている。当該海域は、数１００〜数１０キロ四方に及ぶ広さである。それぞれの音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅは、絶対位置及び互いの相対位置がＧＰＳなどで把握された状態で設置されている。
【００２８】
音響トモグラフィ装置１０は、図４に示すように、所定の周波数の音を送受信する送受信機１２を備えた音源や、電源装置、これらの音源・電源装置を制御する制御機器などが容器１１内に設けられて構成されたものである。容器１１は枠体１３に固定され、送受信機１２を上にした状態、すなわち、３６０度の全周囲に亘って音を送受信できる状態で、枠体１３を介して海底に設置されている。
【００２９】
また、図２に示すように、海底には制御手段１４が設置されている。制御手段１４は、各音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅに接続されている。
【００３０】
制御手段１４は、ＣＰＵ、記憶手段、入出力装置を備えており、音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅに音を送信させる制御信号を送信すると共に、音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅからデータを受信し、記憶手段に記録する。
【００３１】
このような構成の音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅ及び制御手段１４を所定期間稼働することで、制御手段１４の記憶手段には、所定期間分のデータが蓄積される。その制御手段１４に記憶されたデータは、情報処理装置（図示せず）により処理される。
【００３２】
詳言すると、５個の音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅは、制御手段１４からの制御信号に基づいて、同時刻に送受信機１２から他の４個の装置に音を発し、他の４個の装置からの音を送受信機１２で受信する。受信したデータは、制御手段１４に送信され、制御手段１４の記憶手段に記録される。このような動作を所定期間実行したのち、制御手段１４の記憶手段に記録されたデータを回収し、情報処理装置で処理させる。
【００３３】
熱水が海中に噴出して熱水プルーム４２が形成される場合、熱水プルーム４２による海水のｐＨの変化や海水の温度変化、塩分変化、液体の物性変化などにより海水密度に変化が生じる。この海水の密度の変化により、音響トモグラフィ装置１０ｂ、１０ｄの間での音の送受信の伝播時間に差が生じ、更に、音響トモグラフィ装置１０ｃ、１０ｅの間での音の送受信の伝播時間に差が生じる。情報処理装置が、これらの時間差の状況を解析することにより領域５０の位置を推定することができる。
【００３４】
音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅで計測された音の伝搬時間の差を解析することで、海中の温度を計算することができるので、所定期間にわたっての海水の温度変化を観測してもよい。この温度変化を元に、図１に示したような海底熱水鉱床４０の形成過程がどの状態にあるかを推定することができる。
【００３５】
図１に示したように海底熱水鉱床４０の形成過程が活動初期である場合は、海底から熱水が噴き出して間もないので、海水温度が上昇する傾向にある。したがって、音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅで観測された温度変化が上昇傾向にある場合は、海底熱水鉱床４０の形成過程が活動初期であると推定できる。
【００３６】
海底熱水鉱床の形成過程が活動中期である場合は、海底熱水鉱床４０の近辺の海水温度は周りの温度より高温であるものの、温度の変化は大きなものではない。したがって、音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅで観測された温度変化がほぼ一定である場合は、海底熱水鉱床４０の形成過程が活動中期であると推定できる。
【００３７】
海底熱水鉱床４０の形成過程が活動末期である場合は、海底からの熱水の噴出が止まっているので、海水温度が下降する傾向にある。したがって、音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅで観測された温度変化が下降傾向にある場合は、海底熱水鉱床４０の形成過程が活動末期であると推定できる。
【００３８】
このように、海水温度の変化から、海底熱水鉱床４０が形成される過程を推定することができる。すなわち、海底熱水鉱床４０の形成が活動初期・活動中期・活動末期であるかを推定できる。これにより、例えば、熱水の噴出が終了した状態の海底熱水鉱床４０を発見し、鉱物を採掘することができる。他にも、熱水が噴出している活動初期や活動中期での海底熱水鉱床４０を発見することで、将来の鉱物採取に備える一方、噴出する熱水周囲に生息する生物の観測のために、その状態の海底熱水鉱床４０は維持する、ということが可能となる。
【００３９】
図３に示すように、音響トモグラフィ技術により熱水プルーム４２が存在する領域５０が推定された後は、無索潜水機３０や有索潜水機６０を用いて領域５０の海水の状況を精査する。
【００４０】
具体的には、図５に示すように、測定手段３１と、測定手段３１で測定した測定データが記録される記憶媒体３２を有する無索潜水機３０を用いる。無索潜水機３０は、無索で自立運航する潜水機（AUV:Autonomous Underwater Vehicle）であり、領域５０を航行しながら、海水の状態を測定手段３１で測定し、その測定データを記憶媒体３２に記録するに構成されている。
【００４１】
測定手段３１は、熱水プルーム４２に特有な金属、金属化合物、炭素化合物、ラドンなどの放射性物質等を検出する各種のセンサー、ｐＨセンサー、温度計である。他に、測定手段３１としては、チムニー４１近傍の領域５０から採取した熱水プルーム４２の化学成分などを測定するために、熱水プルーム４２を採取する取水手段であってもよい。さらに、測定手段３１としては撮像装置であってもよく、撮像装置より得た画像を通して噴出する熱水プルーム４２を目視により検出してもよい。
【００４２】
領域５０で測定をした後、無索潜水機３０の記憶媒体３２に記録された測定データを分析する。一般に、熱水プルーム４２は、金属等、例えば、Ｍｎ、Ｆｅや、気体成分等、例えば、ＣＨ４、ＣＯ２が、海水中の濃度よりも高い濃度で存在する。したがって、測定データから高濃度の金属等を検出したことをもって、領域５０に熱水プルーム４２が存在すると特定することができる。そして、上述したように、熱水プルーム４２と周辺海水との混合により硫化物の沈殿物が形成され海底熱水鉱床４０となるので、領域５０に海底熱水鉱床４０が存在すると特定することができる。
【００４３】
このようにして、無索潜水機３０で領域５０を探索した後、さらに、有索潜水機６０で探索してもよい。有索潜水機６０は、母船６１にケーブル６２で接続されており、母船６１からの制御の下、有索で航行する潜水機（ROV:Remotely Operated Vehicle）である。また、有索潜水機６０は、無索潜水機３０と同じく、種々の測定手段が設けられている。有索潜水機６０は、母船６１の制御の下、領域５０で測定手段による測定を行い、その結果を、ケーブル６２を介して母船６１に送るようになっている。そして、前述した無索潜水機３０の測定手段による測定結果の分析と同様に、母船６１では、有索潜水機６０の測定手段が測定したデータを分析し、領域５０のうち、高濃度の金属等を検出した領域を熱水プルーム４２、すなわち海底熱水鉱床４０の存在位置として特定する。
【００４４】
以上に説明したように、音響トモグラフィ技術により熱水プルーム４２が存在していると推定される領域５０が特定され、無索潜水機３０及び有索潜水機６０が領域５０の海水の状態を測定し、その測定データに基づいて海底熱水鉱床４０の存在位置が特定される。
【００４５】
ここで、無索潜水機３０や有索潜水機６０に広い海域を調査させるのは妥当ではない。無索潜水機３０や有索潜水機６０が広い海域を調査するのに要する時間やコストが増大してしまうからである。一方、音響トモグラフィ装置１０は、１００ｋｍ四方以上をも調査範囲とすることが可能であり、広範囲に亘る海域から熱水プルーム４２が存在している領域５０を推定することができる。
【００４６】
したがって、まず音響トモグラフィ装置１０を用いて領域５０を特定した後、領域５０を無索潜水機３０が測定するということは、無索潜水機３０が航行して海水を測定しなければならない範囲を絞り込めるということであり、無索潜水機３０による調査の効率を向上することができる。
【００４７】
また、有索潜水機６０は、ケーブル６２を介して母船６１に制御され、また、母船６１に測定データを送信する都合上、航行範囲が限られる。しかしながら、有索潜水機６０による調査に先立ち、音響トモグラフィ装置１０ａ〜１０ｅ及び無索潜水機３０が領域５０を特定しているため、有索潜水機６０は、領域５０に限定して調査を行うことができ、これにより更に効率的に未発見の海底熱水鉱床４０の位置を特定することができる。
【００４８】
このように、本発明の未発見の海底熱水鉱床の探査システム１では、音響トモグラフィ技術により、熱水プルーム４２の存在を広範囲に亘る海域について検出できるため、海底熱水鉱床４０の探査を効率的に行うことができる。
【００４９】
上述のごとく、海底熱水鉱床４０の存在位置を効率よく探査することができるので、海底熱水鉱床４０の存在位置を特定するのに要するコストを低減することができる。このことは、海底熱水鉱床４０を金属等の資源の供給源として利用する際の採算性を改善することにも繋がり、海底熱水鉱床４０から金属資源を利用することについての実用化に大きく寄与する。
【００５０】
さらに、本発明によれば、海底熱水鉱床４０を効率的に探査することができるので、海底熱水鉱床４０の発生から早い段階でその存在位置を特定することも可能である。したがって、海底熱水鉱床４０の形成過程に応じて変化すると考えられる微生物の態様について、早い段階から観測することも可能となる。
【００５１】
〈他の実施形態〉
音響トモグラフィ装置１０が使用する音の周波数としては、異なる複数の周波数の音を用いてもよい。音響トモグラフィ装置１０は、音を発し、音を受信することで海水の密度変化が生じている場所の領域を特定するが、一般的に音の周波数が高いほど感度よく海水の密度変化を検出することができる。したがって、異なる複数の周波数の音を用いて、それぞれの周波数の音ごとに、熱水プルーム４２が存在している領域を推定し、これらの音ごとに推定した熱水プルームが存在している領域が一致すれば、熱水プルームが存在している蓋然性は、より高いものと推定できる。
【００５２】
また、音響トモグラフィ装置１０は、リアルタイムに情報処理装置２０にデータを送らなくてもよく、各音響トモグラフィ装置１０にデータの記憶手段を備え、所定期間におけるデータを別途解析して熱水プルーム４２が存在している領域を特定してもよい。また、日、週、月、年の単位で熱水プルーム４２の存在を検出して不連続な経時変化を検出することも可能である。
【００５３】
なお、制御手段１４は、監視局２１の情報処理装置２０につながれて情報の授受を行うが、制御手段１４や音響トモグラフィ装置１０に大容量の電源を搭載し、ケーブルなどによる接続を行なわずに無線通信により音響トモグラフィ装置１０と情報の授受を行うことも可能である。この場合、各音響トモグラフィ装置１０が音を送信する時刻を合わせるために、各音響トモグラフィ装置１０に原子時計などの同期手段を設けておく。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、海底熱水鉱床を効率よく検出するための産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 探査システム
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 音響トモグラフィ装置
１１ 容器
１２ 送受信機
１３ 枠体
１４ 制御手段
２０ 情報処理装置
２１ 監視局
３０ 無索潜水機
３１ 測定手段
３２ 記憶媒体
４０ 海底熱水鉱床
４１ チムニー
４２ 熱水プルーム
４４ マグマ
５０ 領域
６０ 有索潜水機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底の複数箇所間での音の送受信の情報に基づいて海水密度の変化を観測する音響トモグラフィ技術を用い、該音響トモグラフィ技術で海水密度の変化が生じている領域を特定し、当該領域に熱水プルームが存在していると推定し、
海水の状態を測定する測定手段を備える水中移動手段を前記領域に移動させ、該水中移動手段に海水の状態を測定させ、その測定結果に基づいて海底熱水鉱床から流出する熱水プルームを検出し、該熱水プルームを検出した領域を海底熱水鉱床の存在位置とする
ことを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査方法。
【請求項２】
請求項１に記載する未発見の海底熱水鉱床の探査方法において、
前記領域について、前記音響トモグラフィ技術で所定期間に亘り海水温度の変化を測定し、当該海水温度の変化に基づいて、海底から噴出した熱水に含まれる重金属の沈殿により海底熱水鉱床が形成される過程を推定する
ことを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する未発見の海底熱水鉱床の探査方法において、
前記海水の状態の測定は、金属、ｐＨ、濁度からなる群から選択される少なくとも一つを測定することである
ことを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査方法。
【請求項４】
相互に音を送受信可能に海底に設置された複数の音響トモグラフィ装置と、
前記音響トモグラフィ装置による音の送受信の情報に基づいて海水密度の変化が生じている領域を特定することで当該領域に海底熱水鉱床が存在していると推定する海底熱水鉱床推定手段と、
海水の状態を測定する測定手段を有する水中移動手段とを備え、
前記水中移動手段は、前記領域を航行しながら前記測定手段で海水の状態を測定し、その測定結果に基づいて海底熱水鉱床から流出する海底熱水プルームを検出し、該海底熱水プルームを検出した領域を海底熱水鉱床の存在位置とする
ことを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査システム。
【請求項１】
海底の複数箇所間での音の送受信の情報に基づいて海水密度の変化を観測する音響トモグラフィ技術を用い、該音響トモグラフィ技術で海水密度の変化が生じている領域を特定し、当該領域に熱水プルームが存在していると推定し、
海水の状態を測定する測定手段を備える水中移動手段を前記領域に移動させ、該水中移動手段に海水の状態を測定させ、その測定結果に基づいて海底熱水鉱床から流出する熱水プルームを検出し、該熱水プルームを検出した領域を海底熱水鉱床の存在位置とする
ことを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査方法。
【請求項２】
請求項１に記載する未発見の海底熱水鉱床の探査方法において、
前記領域について、前記音響トモグラフィ技術で所定期間に亘り海水温度の変化を測定し、当該海水温度の変化に基づいて、海底から噴出した熱水に含まれる重金属の沈殿により海底熱水鉱床が形成される過程を推定する
ことを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する未発見の海底熱水鉱床の探査方法において、
前記海水の状態の測定は、金属、ｐＨ、濁度からなる群から選択される少なくとも一つを測定することである
ことを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査方法。
【請求項４】
相互に音を送受信可能に海底に設置された複数の音響トモグラフィ装置と、
前記音響トモグラフィ装置による音の送受信の情報に基づいて海水密度の変化が生じている領域を特定することで当該領域に海底熱水鉱床が存在していると推定する海底熱水鉱床推定手段と、
海水の状態を測定する測定手段を有する水中移動手段とを備え、
前記水中移動手段は、前記領域を航行しながら前記測定手段で海水の状態を測定し、その測定結果に基づいて海底熱水鉱床から流出する海底熱水プルームを検出し、該海底熱水プルームを検出した領域を海底熱水鉱床の存在位置とする
ことを特徴とする未発見の海底熱水鉱床の探査システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１５８３４３（Ｐ２０１１−１５８３４３Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９７９３（Ｐ２０１０−１９７９３）
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
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