Kiyoshi Baba @ Earthquake Research Institute, The University of Tokyo

海底MT探査

基本原理

EM Induction in the Earth地球の磁場は太陽活動などによって時々刻々変動します。地球磁場の変動が導体である地球内部に伝わると、電磁誘導により起電力が生じ、電場の変動として現われます。電場変動の大きさは、元となる磁場変動の大きさと、地球内部の電気の流れやすさ(電気伝導度)に依存します。この現象を利用して、地球表面(または海洋底)で磁場変動と電場変動を計測し、地球内部の電気の流れやすさ分布を推定するのがマグネトテルリック(MT)法を代表とする電磁気構造探査手法です。

磁場変動は、変動の周期が長いほど地球深くへ浸透するので、様々な周期の変動を観測すると様々な深さの電気伝導度分布の情報を得られます。また観測点をたくさん設置すると水平方向の電気伝導度分布に関する情報を得ることができます。
海底MT探査では、研究船などで目標とする海域に赴き、海底電位磁力計(Ocean Bottom Electro-Magnetometer; OBEM)と呼ばれる観測機材を船から海底に設置して、磁場・電場変動を観測します。

 

観測の様子

OBEM deploymentOBEM設置作業

観測船の甲板からクレーン等でOBEMをつりあげ、海面までおろします。OBEMは海底まで自重で自由落下します。数ヶ月から1年程度の期間、海底に設置して観測を行います。

OBEM deckwork音響通信作業

OBEMを投入後、船上では音響装置を用いて、船と水中のOBEMとの距離を測り、着底確認と着底位置の推定をします。また回収時には、音響信号を送ってOBEMに錘を切り離させます。錘を切り離したOBEMは、その浮力で海面まで浮上します。
【写真提供:JAMSTEC 多田さん】

OBEM recoveryOBEM回収作業

海面に浮上したOBEMをラジオビーコンの信号やフラッシュライトの明かりを頼りに探索し、見つけたら近づいて舷側よりOBEMをフックで引っかけて引き上げ、甲板に回収します。
【写真提供:JAMSTEC 多田さん】

 

観測で得られた電磁場変動データの例

OBEMは、磁場3成分と水平電場2成分の時間変動を計測しますが、そのうち、磁場の北方向成分と、電場の東方向成分を下図に例示します。磁場変動の時間微分(図の2段目)をとると、磁場変動と電場変動の間によい相関があることが分かります。これは磁場変動によって、電場変動が誘導されたことによります。
EM time series

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