深海底地磁気電場(chǎng)観測(cè)開発沖縄観測(cè)ー....doc

3.3 深海底地磁気電場(chǎng)観測(cè)開発沖縄観測(cè)構(gòu)築中塚正宮崎光旗村上裕小川康雄西村清和（地質(zhì)調(diào)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(cè)裝置概要地磁気電場(chǎng)観測(cè)裝置開発地質(zhì)調(diào)査所擔(dān)當(dāng)本裝置，地磁気測(cè)定部（磁力計(jì)3成分磁力計(jì)），電位差計(jì)部（3個(gè)海中電極用水平2成分電場(chǎng)測(cè)定），計(jì)測(cè)制御伝送制御部（磁力計(jì)傾補(bǔ)正2成分傾斜計(jì)含），海底設(shè)置耐圧容器等地磁気測(cè)定部開発1995年度，電位差計(jì)部開発1996年度行，制御部周辺部分耐圧容器等製作1997年度行裝置図第1図，概略仕様?shù)?表示海底通信取出電力，特性応限，接続予定全機(jī)器割振必要，地磁気電場(chǎng)観測(cè)裝置供給電力全體約3W（DC24V,125mA）極低制約裝置製作，前述19951996年度行，當(dāng)初計(jì)畫有人深海作業(yè)艇6500利用，観測(cè)設(shè)営行予定，1997年度以降計(jì)畫，諸般事情6500利用，有索無人作業(yè)艇（ROV）使作業(yè)ROV場(chǎng)合，作業(yè)上制約大得，海底接続作業(yè)確実性高，観測(cè)裝置等裝備見直観測(cè)裝置若干改裝1998年度行，観測(cè)裝置一旦設(shè)置長(zhǎng)期間安定動(dòng)作期待比，電場(chǎng)電極本質(zhì)的消耗予想，電極交換可能ROV裝備行乾試験観測(cè)裝置実海域設(shè)置作業(yè)先立，分岐裝置接続観測(cè)機(jī)器一堂集，海水浸狀態(tài)総合動(dòng)作試験，都合2回実施1回目総合動(dòng)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(chǎng)卓越，深海底比悪條件，我裝置，取得良否判定，必第1表海底地磁気電場(chǎng)観測(cè)裝置基本仕様磁力計(jì) 測(cè)定 ： 20,00070,000 nT 測(cè)定分解能 ： 0.1 nT 分解能 測(cè)定間隔 ： 160分， 標(biāo)準(zhǔn)5分（型直交3成分）磁力計(jì) 打消磁場(chǎng)範(fàn)囲 ： 65,000 nT， 100 nT 測(cè)定 ： 327.68 nT， 0.01 nT 分解能 測(cè)定間隔 ： 160分， 標(biāo)準(zhǔn)1分電 位 差 計(jì)（3電極，2成分測(cè)定， 想定電極間隔：20） 使用電極 ： 銀塩化銀（塩水封入） Kernovel製 測(cè)定(DC) ： 2000 V， 60 nV 分解能 AC振幅測(cè)定 ： 約94V ，3 nV 分解能 （10Hz5kHz) 測(cè)定間隔 ： 1秒第1図海底地磁気電場(chǎng)観測(cè)裝置回路構(gòu)成容易，次手順動(dòng)作妥當(dāng)性確認(rèn)(1) 磁場(chǎng)測(cè)定関，低感度記録設(shè)定，構(gòu)內(nèi)操作移動(dòng)対応変動(dòng)，現(xiàn)確認(rèn)，狀況裝置海水浸前後異振舞見(2) 電場(chǎng)測(cè)定，電極海水浸，無限大近，受信狀況，伝送時(shí)間帯少上傾向見(3) 電極海水浸時(shí)點(diǎn)，電場(chǎng)測(cè)定値跳躍見本來測(cè)定狀況移行確認(rèn)(4) 後，人工環(huán)境，安定電場(chǎng)測(cè)定値得，狀況多，時(shí)間帯見，電極海水浸時(shí)點(diǎn)比，大幅減少確認(rèn)(5) 電場(chǎng)，人工場(chǎng)原因確認(rèn)，電極同一水桶浸狀態(tài)（第3図）測(cè)定行，解消認(rèn)第2図乾試験試験（全景）第3図乾試験置海底地磁気電場(chǎng)観測(cè)裝置（電場(chǎng)観測(cè)動(dòng)作確認(rèn)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(dòng)作試験，1999年7月1215日，1回目同行動(dòng)作確認(rèn)內(nèi)容1回目大変，前回電極少電場(chǎng)測(cè)定値生念頭置，第4図示3電極1箇所束狀態(tài)試験行狀態(tài)，共通電極中央，（完全一直線配置目安程度，）電場(chǎng)2成分上下対稱近変化示第5図，7月14日24時(shí)間分取得例示，相対的短周期変化上下対照的変化示，1012時(shí)頃記録，他観測(cè)裝置調(diào)整等動(dòng)作停止，14時(shí)過17時(shí)前後激変動(dòng)見，動(dòng)作等人為的原因，電場(chǎng)磁場(chǎng)雙方変化注目，相互相関成分変動(dòng)含，地磁気電位差計(jì)動(dòng)作妥當(dāng)性見取第5図，磁力計(jì)記録，測(cè)定値安定良示知，磁力計(jì)位置磁気傾度弱，設(shè)置乾，自然深海底異磁気傾度高考，念本乾試験終了後別場(chǎng)所動(dòng)作試験行，裝置磁気傾度生原因判明，磁力計(jì)取付部改良上，裝置実海域設(shè)置臨海底設(shè)置地磁気電場(chǎng)観測(cè)裝置沖縄海域設(shè)置作業(yè)，海洋科學(xué)技術(shù)海洋調(diào)査船，裝備用，1999年9月12日行設(shè)置作業(yè)先立，9月11日，観測(cè)裝置組付作業(yè)観測(cè)裝置海底近傍切離設(shè)置必要準(zhǔn)備作業(yè)行9月12日當(dāng)日，午前8時(shí)作業(yè)開始，切離裝置動(dòng)作點(diǎn)検電場(chǎng)観測(cè)用電極保護(hù)交換等準(zhǔn)備作業(yè)行後，8時(shí)25分曳航體釣下開始8時(shí)26分海面著水後，8時(shí)32分巻出行，午前9時(shí)28分北緯25度44.80分，東経128度03.72分（設(shè)置予定地點(diǎn)約500m）海底近傍達(dá)後，引続設(shè)置目標(biāo)點(diǎn)向曳航続，午前10時(shí)04分分岐裝置（ROV Homer #23）約240m地點(diǎn)観測(cè)裝置切離操作行，観測(cè)裝置著底確認(rèn)，著底位置長(zhǎng)基線(LBL)音響測(cè)位緯経度，北緯25度44.517分，東経128度03.754分，本裝置 ROV Homer #28 裝備，本観測(cè)裝置組付著水寸前映像第10図，観測(cè)裝置著底直後捉映像第11図示地磁気電場(chǎng)観測(cè)裝置接続観測(cè)裝置海底設(shè)置続，1999年910月海洋科學(xué)技術(shù)深海調(diào)査船ROV航海（KR99-09），裝置海底分岐裝置接続作業(yè)実施海底分岐裝置接続作業(yè)先立，9月27日Dive #127 ，各観測(cè)機(jī)器設(shè)置狀況調(diào)査行際，地磁気電位差測(cè)定裝置映像所在設(shè)置狀況確認(rèn)行音響測(cè)位 位置，北緯 24度44.5195分，東経 128度03.7552分，水深 2148m ，後述本裝置接続関連作業(yè)多手順，電極収容押作業(yè)含，著底位置當(dāng)該作業(yè)試験的行最適位置，電極#1當(dāng)該作業(yè)設(shè)置狀況確認(rèn)一環(huán)実施結(jié)果，ROV作業(yè)困難，押電極展開障害，背後引込設(shè)計(jì)，中握棒部分滯留狀況，使用張力等面改善余地示，押全體完全取除狀態(tài)，電極展開作業(yè)何支障判斷地磁気電場(chǎng)観測(cè)裝置分岐裝置接続関連作業(yè)手順，次計(jì)畫(1) 地磁気電位差計(jì)設(shè)置位置向潛航(2) 切離後，地磁気電位差計(jì)取付 ROV Homer #28 目標(biāo)東側(cè)，分岐裝置給電停止確認(rèn)(3) 地磁気電位差計(jì)接続展張接続 a) 回転止解放 b) 持手専用上，分岐裝置近傍(15m以內(nèi))近，海底下 c) 持手取外引，持手外 d) 側(cè)面ROV，分岐裝置北北西方近所定位置(左端)接続 e) 沖縄中継局連絡(luò)給電動(dòng)作確認(rèn)依頼，完了待機(jī)(4) 電極展開 a) 地磁気電位差計(jì)戻，南西(SW)側(cè) 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(jì)北東(NE)側(cè) 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(jì)北東(NE)側(cè) 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(dòng)，電極海底下(5) 設(shè)置電極展開狀況把握，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(dá)右回頭，SW方向向#3電極位置至）(6) 作業(yè)終了，離底帰還地磁気場(chǎng)観測(cè)裝置接続等作業(yè)，1999年10月1日潛航（Dive #130）実施當(dāng)日，午前8時(shí)作業(yè)開始，09時(shí)04分著水，09時(shí)18分下降開始海底高度130m（深度約2020m）10時(shí)12分切離，10時(shí)27分地磁気電位差測(cè)定裝置位置到達(dá)回転止解放行後，専用上分岐裝置近傍移動(dòng)，海底下(11時(shí)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(cè)面ROV分岐裝置向移動(dòng)，姿勢(shì)不安定，再度持手軸狀態(tài)（第6図）大半巻出加回転軸橫，片側(cè)浮気味，重加安定必要判斷，ROV海底置，持手近重使安定，接続自體延期次，地磁気電位差測(cè)定裝置位置戻，前記手順従3個(gè)電極展開作業(yè)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(cè)裝置第9図分岐裝置接続接続最後，設(shè)置電極展開狀況把握，電極沿海底約5m高度，連続撮影行（第8図），#3電極位置始點(diǎn)NE方向向，裝置#2電極視野NW方向向，#1電極位置至終點(diǎn)，裝置戻，分岐裝置延接続裝置観察，狀況確認(rèn)作業(yè)當(dāng)日海底作業(yè)終了，14時(shí)03分離底，揚(yáng)収作業(yè)移以上，10月1日 Dive #130 ，分岐裝置接続見送得，翌10月2日安定重S字船上製作，1999年10月3日潛航（Dive #131）前半，使用地磁気電場(chǎng)観測(cè)裝置関追加作業(yè)行10時(shí)32分海底位置到達(dá)後，用意用重取付安定化図後（第12図），ROV拾上分岐裝置，所定位置受接続（第9図）(11時(shí)43分)，KDD沖縄中継所連絡(luò)給電再開各接続機(jī)器動(dòng)作確認(rèn)依頼，完了待12時(shí)11分各機(jī)器正常動(dòng)作確認(rèn)旨連絡(luò)受，地磁気電位差測(cè)定裝置接続作業(yè)終了 地磁気電場(chǎng)観測(cè)開発，観測(cè)裝置