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住鉱資源開発株式会社 〒105-0001 東京都港区虎ノ門3-8-21 虎ノ門33森ビル5F TEL:03-5405-2173 FAX:03-5405-2175 URL:https://www.sred.co.jp/住鉱資源開発株式会社 〒105-0001 東京都港区虎ノ門3-8-21 虎ノ門33森ビル5F TEL:03-5405-2173 FAX:03-5405-2175 URL:https://www.sred.co.jp/
空中重力偏差法探査データを用いた3次元密度構造解析
-弟子屈地域の例-
2018年6月6日住鉱資源開発株式会社資源環境調査部 野上俊介
住鉱資源開発株式会社 〒105-0001 東京都港区虎ノ門3-8-21 虎ノ門33森ビル5F TEL:03-5405-2173 FAX:03-5405-2175 URL:https://www.sred.co.jp/
講演内容
1. 使用データおよび解析法の特徴
2. 解析法の詳細
3. 対象地域
4. 解析結果
5. まとめと今後の展開
2
住鉱資源開発株式会社 〒105-0001 東京都港区虎ノ門3-8-21 虎ノ門33森ビル5F TEL:03-5405-2173 FAX:03-5405-2175 URL:https://www.sred.co.jp/3
1. 使用データおよび解析法の特徴
従来 本業務
使用データ 重力 重力及び重力偏差
解析法 基盤深度解析 3次元密度構造解析
成果物 基盤の形状 3次元密度分布
地質構造の解釈
大局的な基盤構造に限られる
詳細な地質構造の解釈が可能
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密度異常
密度異常
gE
gN
gD
E
N
D
重力
GNN GNE GND
GEN GEE GED
GDN GDE GDD
G =gN
gE
gD
g =
GNN
GNE
GNDGEN
GEE
GED
GDN
GDE
GDD
E
N
D
使用データの特徴
重力偏差
大局的な密度構造を反映 浅部の詳細な密度変化を反映
1. 使用データおよび解析法の特徴
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鉛直成分GDDのみを使用
測線から離れた密度異常体も
正確な位置に解析できる
重力偏差の全成分を用いる利点
測線から離れた密度異常体も
測線直下に解析されてしまう
全成分を使用
Barnes(2008)に加筆
測線
密度異常体
1. 使用データおよび解析法の特徴
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解析法の特徴
従来法(基盤深度解析) 本解析法(3次元密度解析)
密度異常(g/cm3)
地表面
詳細な地質構造の解釈が可能
地表面
地表面
基盤上面
基盤上面
地表面
1. 使用データおよび解析法の特徴
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2. 解析法の詳細
観測値を説明し得る3次元密度分布を逆解析によって求める
3次元密度構造解析
密度モデル
100m100m
4000m
地表面
75~175m(深部ほど大)
解析範囲東西65km×南北60km×深度4km
セル数:約1200万個
【課題】計算に長時間要する
計算量が膨大
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2. 解析法の詳細
① 計算能力の向上TechnoImaging社のコンピュータクラスター(tic)GPU(NVidia K80)で並列化したコードを使用し、計算時間を短縮
1ヶ月以上(通常のコンピュータ) → 約20時間 ※本解析の場合
② 計算範囲の限定
TechnoImaging社のEMVision®観測点
半径15km有効感度領域
観測信号の95%は約15km以内の密度構造を反映
GDD
GNN
GEE
gD
GNE
膨大な計算量に対する対策
GND
GED
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初期モデル:均一密度
初期モデルの工夫
初期モデル:2層構造(gDの基盤深度解析結果を使用)
初期モデル
摩周岳
初期モデル
解析結果 解析結果
仁多山摩周岳
仁多山
2. 解析法の詳細
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弟子屈地域
3. 対象地域
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活火山
第四紀火山
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主要な火山 屈斜路湖 摩周湖
試錐位置(密度比較用)
アトサヌプリトサモシベ
美羅尾山 仁多山
摩周岳
4. 解析結果
密度断面図位置
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解析結果の妥当性の確認
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4. 解析結果
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密度断面図および地質解釈図
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貫入岩
屈斜路湖
屈斜路カルデラ
貫入岩
カルデラ壁カルデラ壁
4. 解析結果
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基盤の隆起
貫入岩
カルデラ壁
カルデラ
カルデラ壁
密度断面図および地質解釈図
4. 解析結果
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①詳細な地質構造の解釈
5. まとめと今後の展開
②既存掘削井の位置の再評価
【まとめ】
【今後の展開】
②新たな掘削位置の選定
①他の地域への本解析の適用
空中重力偏差法探査データを用いて3次元密度構造解析を行った結果、以下の点で有効であった
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本報告で示した成果は、以下の各社との協働により得られたものです。ここに記して感謝の意を表します。
株式会社フグロジャパン:業務管理
CGG Aviation LLC:データ取得、解析
中日本航空株式会社:探査ヘリコプター運用
TechnoImagingTM LLC:3次元密度構造解析
謝辞
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参考資料
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Airborne Gravity Gradient(AGG, 空中重力偏差法)
HeliFALCON®
CGG Aviation
空中重力偏差法測定
航空機に測定器を搭載して重力偏差を測定する探査法
地表高
対地高度 120 m ドレイプ航法
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U
スカラー場重力ポテンシャル
Y
X
Z
U
空間微分 空間微分
FALCON AGGでは(X,Y,Z)を(N,E,D)とするN:北,E:東,D:下
gy
gx
gz≈g
Y
X
Z
ベクトル場重力加速度
Gxx
Y
X
Z
Gxy
GxzGyx
Gyy
Gyz
Gzx
Gzy
Gzz
テンソル場重力偏差
Gxx Gxy Gxz
Gyx Gyy Gyz
Gzx Gzy Gzz
G=
重力場
gx
gy
gz
g=ジオイド:海水面に相当する重力ポテンシャル面
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重力偏差(重力勾配)
(鉛直)重力加速度 gz
鉛直重力偏差 Gzz= gz1 - gz2 =
水平重力偏差 Gzx= gz1 - gz3 =
gz2
gz1gz3
重力計地表
zgz
∂∂
( gz1とgz3は地表測点,gz2はgz1の直上点 )
H D
D
Hxgz
∂∂
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密度構造から生じる重力と重力偏差
鉛直重力 gz
鉛直重力異常gzの鉛直重力偏差Gzzの平面分布が貫入岩が形状を最もよく表している
モデル計算均質な地質
単純な密度構造モデル
貫入岩(高密度の四角柱)
鉛直偏差の平面分布
Gzz
鉛直重力偏差Gzz