深海底地磁気电场観测开発冲縄観测ー....doc

3.3 深海底地磁気電場観測開発沖縄観測構築中塚正宮崎光旗村上裕小川康雄西村清和（地質調査所）Development of Deep-sea Geomagnetic and Electric Field Observation System and Its Deployment at the Okinawa SiteT. Nakatsuka, T. Miyazaki, Y. Murakami, Y. Ogawa, and K. Nishimura(Geological Survey of Japan) Deep-sea geomagnetic and electric field observation system for VENUS project was developed at the Geological Survey of Japan. The system consists of a proton precession magnetometer, 3-axis ring-core fluxgate magnetometer with 2-component tilt-meter, and 2-component horizontal electric field meter using 3 electrodes. It was designed for least power consumption because the power supplied from cable system is quite limited. The equipment was manufactured step-by-step from 1995 to 1997. We had twice chances to test and confirm valid operation of equipment at a dry dock test site, before the deployment at the deep-sea real site. Although our system operated normally from the beginning of dock test, the stainless steel frame of the equipment was proven to affect magnetic measurement. Then the arrangement of sensor to attach to the frame was improved to minimize such effect. Our equipment was landed to the sea-bottom at Okinawa observation site in the “Kaiyo” KY99-07 cruise (Sept., 1999) in use of a deep-tow camera system equipped to the vessel. Then, the deployment of electrodes, stretching the interconnecting cable toward the branching unit and the connector interconnection were operated by the ROV “Kaiko” in the “Kairei” KR99-09 cruise (Sept.-Oct., 1999). Soon after the connector was plugged into the junction box of branching unit, test operations at the shore station to supply power to our equipment was attempted, which resulted in quite normal responses and valid upcoming data from the sea bottom.観測装置概要地磁気電場観測装置開発地質調査所担当本装置，地磁気測定部（磁力計3成分磁力計），電位差計部（3個海中電極用水平2成分電場測定），計測制御伝送制御部（磁力計傾補正2成分傾斜計含），海底設置耐圧容器等地磁気測定部開発1995年度，電位差計部開発1996年度行，制御部周辺部分耐圧容器等製作1997年度行装置図第1図，概略仕様第1表示海底通信取出電力，特性応限，接続予定全機器割振必要，地磁気電場観測装置供給電力全体約3W（DC24V,125mA）極低制約装置製作，前述19951996年度行，当初計画有人深海作業艇6500利用，観測設営行予定，1997年度以降計画，諸般事情6500利用，有索無人作業艇（ROV）使作業ROV場合，作業上制約大得，海底接続作業確実性高，観測装置等装備見直観測装置若干改装1998年度行，観測装置一旦設置長期間安定動作期待比，電場電極本質的消耗予想，電極交換可能ROV装備行乾試験観測装置実海域設置作業先立，分岐装置接続観測機器一堂集，海水浸状態総合動作試験，都合2回実施1回目総合動作試験，1998年9月711日三浦市乾（第2図）行試験市街地隣接，人工的電磁場卓越，深海底比悪条件，我装置，取得良否判定，必第1表海底地磁気電場観測装置基本仕様磁力計 測定 ： 20,00070,000 nT 測定分解能 ： 0.1 nT 分解能 測定間隔 ： 160分， 標準5分（型直交3成分）磁力計 打消磁場範囲 ： 65,000 nT， 100 nT 測定 ： 327.68 nT， 0.01 nT 分解能 測定間隔 ： 160分， 標準1分電 位 差 計（3電極，2成分測定， 想定電極間隔：20） 使用電極 ： 銀塩化銀（塩水封入） Kernovel製 測定(DC) ： 2000 V， 60 nV 分解能 AC振幅測定 ： 約94V ，3 nV 分解能 （10Hz5kHz) 測定間隔 ： 1秒第1図海底地磁気電場観測装置回路構成容易，次手順動作妥当性確認(1) 磁場測定関，低感度記録設定，構内操作移動対応変動，現確認，状況装置海水浸前後異振舞見(2) 電場測定，電極海水浸，無限大近，受信状況，伝送時間帯少上傾向見(3) 電極海水浸時点，電場測定値跳躍見本来測定状況移行確認(4) 後，人工環境，安定電場測定値得，状況多，時間帯見，電極海水浸時点比，大幅減少確認(5) 電場，人工場原因確認，電極同一水桶浸状態（第3図）測定行，解消認第2図乾試験試験（全景）第3図乾試験置海底地磁気電場観測装置（電場観測動作確認3電極1海水桶浸）第4図 1999年乾試験（3電極束海水中浸）第5図乾試験取得例2回目総合動作試験，1999年7月1215日，1回目同行動作確認内容1回目大変，前回電極少電場測定値生念頭置，第4図示3電極1箇所束状態試験行状態，共通電極中央，（完全一直線配置目安程度，）電場2成分上下対称近変化示第5図，7月14日24時間分取得例示，相対的短周期変化上下対照的変化示，1012時頃記録，他観測装置調整等動作停止，14時過17時前後激変動見，動作等人為的原因，電場磁場双方変化注目，相互相関成分変動含，地磁気電位差計動作妥当性見取第5図，磁力計記録，測定値安定良示知，磁力計位置磁気傾度弱，設置乾，自然深海底異磁気傾度高考，念本乾試験終了後別場所動作試験行，装置磁気傾度生原因判明，磁力計取付部改良上，装置実海域設置臨海底設置地磁気電場観測装置沖縄海域設置作業，海洋科学技術海洋調査船，装備用，1999年9月12日行設置作業先立，9月11日，観測装置組付作業観測装置海底近傍切離設置必要準備作業行9月12日当日，午前8時作業開始，切離装置動作点検電場観測用電極保護交換等準備作業行後，8時25分曳航体釣下開始8時26分海面着水後，8時32分巻出行，午前9時28分北緯25度44.80分，東経128度03.72分（設置予定地点約500m）海底近傍達後，引続設置目標点向曳航続，午前10時04分分岐装置（ROV Homer #23）約240m地点観測装置切離操作行，観測装置着底確認，着底位置長基線(LBL)音響測位緯経度，北緯25度44.517分，東経128度03.754分，本装置 ROV Homer #28 装備，本観測装置組付着水寸前映像第10図，観測装置着底直後捉映像第11図示地磁気電場観測装置接続観測装置海底設置続，1999年910月海洋科学技術深海調査船ROV航海（KR99-09），装置海底分岐装置接続作業実施海底分岐装置接続作業先立，9月27日Dive #127 ，各観測機器設置状況調査行際，地磁気電位差測定装置映像所在設置状況確認行音響測位 位置，北緯 24度44.5195分，東経 128度03.7552分，水深 2148m ，後述本装置接続関連作業多手順，電極収容押作業含，着底位置当該作業試験的行最適位置，電極#1当該作業設置状況確認一環実施結果，ROV作業困難，押電極展開障害，背後引込設計，中握棒部分滞留状況，使用張力等面改善余地示，押全体完全取除状態，電極展開作業何支障判断地磁気電場観測装置分岐装置接続関連作業手順，次計画(1) 地磁気電位差計設置位置向潜航(2) 切離後，地磁気電位差計取付 ROV Homer #28 目標東側，分岐装置給電停止確認(3) 地磁気電位差計接続展張接続 a) 回転止解放 b) 持手専用上，分岐装置近傍(15m以内)近，海底下 c) 持手取外引，持手外 d) 側面ROV，分岐装置北北西方近所定位置(左端)接続 e) 沖縄中継局連絡給電動作確認依頼，完了待機(4) 電極展開 a) 地磁気電位差計戻，南西(SW)側 b) #3電極収容押 c) #3電極取手引抜 d) #3電極約20m後退(SW方向)，電極海底下 e) 地磁気電位差計北東(NE)側 f) b),c)同様，#2電極押，#2電極引抜 g) #2電極3m後退(NW方向)，電極海底下 h) 地磁気電位差計北東(NE)側 i) c)同様 #1電極引抜(押前記9月27日外) j) #1電極約20m右(NW)方向移動，電極海底下(5) 設置電極展開状況把握，電極沿海底 5m程度高度，連続撮影行（想定，#1電極位置SE方向出発，#2電極視野位置達右回頭，SW方向向#3電極位置至）(6) 作業終了，離底帰還地磁気場観測装置接続等作業，1999年10月1日潜航（Dive #130）実施当日，午前8時作業開始，09時04分着水，09時18分下降開始海底高度130m（深度約2020m）10時12分切離，10時27分地磁気電位差測定装置位置到達回転止解放行後，専用上分岐装置近傍移動，海底下(11時05分，北緯24度44.4023分，東経128度03.7487分，水深 2154m)続持手取外操作行，側面ROV分岐装置向移動，姿勢不安定，再度持手軸状態（第6図）大半巻出加回転軸横，片側浮気味，重加安定必要判断，ROV海底置，持手近重使安定，接続自体延期次，地磁気電位差測定装置位置戻，前記手順従3個電極展開作業行（第7図） 第6図軸抜不安定化第7図電極第8図電極展開後電極観測装置第9図分岐装置接続接続最後，設置電極展開状況把握，電極沿海底約5m高度，連続撮影行（第8図），#3電極位置始点NE方向向，装置#2電極視野NW方向向，#1電極位置至終点，装置戻，分岐装置延接続装置観察，状況確認作業当日海底作業終了，14時03分離底，揚収作業移以上，10月1日 Dive #130 ，分岐装置接続見送得，翌10月2日安定重S字船上製作，1999年10月3日潜航（Dive #131）前半，使用地磁気電場観測装置関追加作業行10時32分海底位置到達後，用意用重取付安定化図後（第12図），ROV拾上分岐装置，所定位置受接続（第9図）(11時43分)，KDD沖縄中継所連絡給電再開各接続機器動作確認依頼，完了待12時11分各機器正常動作確認旨連絡受，地磁気電位差測定装置接続作業終了 地磁気電場観測開発，観測装置