調査用機器

非爆薬震源

日本国内の物理探査の震源として主流であった爆薬(ダイナマイト)は、昭和50年ごろを境に騒音、振動公害の問題から急速に減少し始め、現在では、山間地や住民の少ない地域で使用されています。 しかしながら、都市化が進んでいる地域でも、物理探査の必要性があり、安全性、環境保全の観点から非爆薬(高圧空気、重錐落下、バイブレータなど)の震源が日本国内でも必要になってきました。 特に最近では、都市部での地下構造調査や活断層調査など都市地域での調査も多くなり、ますます環境保全、安全性の観点から非爆薬震源が使用されるようになっています。

非爆薬震源の代表例として、バイブレータ、油圧インパクタ、エアガンが挙げられます。

バイブレータ震源

バイブロサイス震源とは、1950年初頭に米国CONOCO社によって開発された、陸上地震探鉱用の弾性波振動発生装置で、当初は水平方向に並べて配置した偏心重り2個を、 それぞれ逆方向に高速回転することで水平方向の振動をキャンセルし、鉛直方向の振動のみを発生する機械式の装置として開発されました。1950年代の後半には、 現在のバイブロサイス震源と同じように、サーボバルブと油圧アクチュエーターにより振動を発生させる機構となり、 1960年代にはこれに振動制御装置が追加されることで、地震探鉱調査用弾性波震源としての実用性が飛躍的に高まりました。いわゆる油圧サーボによる振動制御法の確立により、 陸上地震探鉱調査におけるバイブロサイス振源の有効性が広く認知され、1970年代以降 現在に至るまで、ほとんどの陸上地震探査に適用されるようになっています。

国内では、石油資源開発株式会社(以降Japexと略記する)が1974年に米国IVI社製Y-900バイブレータ震源を導入したのが始まりとなります。 1983年にJapexの子会社としてJGIが設立され、物理探鉱部門の一部を引き継いだ後、2002年からは大型バイブレータ震源のHEMIや、 道幅の狭い道路でも発振作業ができる中型バイブレータ震源のEnviroVIB、S波バイブレータ震源(いずれもIVI社製)を順次導入し、 直近では、2019年よりINOVA社製の最新型ブロードバンドバイブレータ(UNIVIB2)を導入しました。

JGIでは現在、ブロードバンドバイブレータ震源であるUNIVIB2を4台、大型バイブレータ震源であるHEMIを4台、 中型バイブレータ震源であるEnviroVIBを4台、S波バイブレータ震源を1台保有し、地震探査サービスを展開しています。

・バイブレータ震源(UNIVIB2)

・バイブレーター震源(UNIVIB2)

・バイブレーター震源(HEMI)

・バイブレーター震源(HEMI)

・バイブレーター震源(EnviroVIB)

・バイブレーター震源(EnviroVIB)

・バイブレーター震源(HEMI S-Wave)

・バイブレーター震源の技術仕様

インパクター震源

インパクタ震源は、当社が開発した窒素ガス加速式重錐落下のパルス人工震源です。 探査深度別に大型インパクター震源のJMI-400、小型インパクター震源のJMS-65の2つのタイプがあり、様々な地震探査アプリケーションに使用することができるように設計されています。

震源としての特徴は以下になります。

• ・ パルス波を連続的に発振することができることから、スタック(震源の足し合わせ)によるS/N比の向上を図ることができる
• ・ 掛けやや雷管発破等のパルス震源に比べ作業性に優れる
• ・ P波だけでなく、S波発振も可能

エアーガン震源

エアガン(Airgun)は、水中用震源で高圧空気(2000psi)を鋼鉄製のエアチャンバーに圧入し、 チャンバーを密封しているピストンを動作させることにより、水中に圧縮空気を放出して急激に膨張する空気による弾性波パルスを発生させます。

震源としての特徴は以下になります。

• ・ 水中で連続的に弾性波パルスを発生させることが可能です。
  (サイクルタイムはコンプレッサーの能力と空気圧、エアーガン容量によります)
• ・ 一次パルス波を強調し、二次バブル波のレベルを相対的に低下させるため、
  一般にアレイやクラスター型の構成とします
• ・ 一つのユニットで運用する場合、二次バブル波を抑制する機能を有するエアガン
  を用いて、一次パルス波と二次バブル波の振幅比(PBR)の向上を図ります。

地震探鉱機

近年の反射法地震探査では、数千チャンネルを扱うことのできるデータ収録装置を用いて、大量のデータを取得することが一般的になっています。当社では、SERCEL社428XLなどの探鉱機を導入し、 多大チャネルのデータ収録装置を調査エリアに展開してデータ取得を行う体制を構築しています。データ収録装置は以下の機材で構成され、調査測線に沿って設置されます。

有線型システム

• ① 受振器(速度型ジオフォンやMEMS加速度計など)
• ② データ収録装置(受振器からのアナログ信号をAD変換し、準リアルタイムにデジタルデータを観測車に設置された探鉱機に送信する)
• ③ バッテリーユニット
• ④ 観測車(②から送信される多大チャンネルデータを一元管理し、表示や保存を行う。また①～③の装置のステータス監視やパラメーター等の制御を行う)

独立型システム

• ① アナログ受振器(速度型ジオフォンやMEMS加速度計など)
• ② データ収録装置(受振器からのアナログ信号をAD変換し装置内の記録メディアに保存する。データは後日回収、確認、編集される)
• ③ GPSユニット(GPS絶対時刻同期に利用する。一般に②の筐体に内蔵される)
• ④ バッテリーユニット

当社では、およそ5.000ch相当の探鉱機を保有し、調査エリアの状況に応じて有線型、独立型システムを用いて機材を展開し、二次元/三次元の陸上地震探査サービスを行っています。

技術仕様

• ・ SERCEL 428XL
  https://www.sercel.com/products/Lists/ProductSpecification/428XL_brochure_Sercel_EN.pdf
• ・ SERCEL SG5
  https://www.sercel.com/products/Lists/ProductSpecification/Geophones_brochure_Sercel_EN.pdf
• ・ SERCEL UNITE
  https://www.sercel.com/products/Lists/ProductSpecification/Unite_brochure_Sercel_EN.pdf
• ・ Geospace Seismic Recorder System(GSR)
  https://www.geosys.co.jp/contact/pdf/gsr.pdf
• Wireless Seismic RT2
  https://wirelessseismic.com//wp-content/uploads/2017/09/03_RT-System-2.pdf

・観測車と探鉱機

・有線型システム

・受振器

・独立型システム

SeaRayシステム

Searay(R)は、仏国Sercel社製の浅海域探査用OBCシステムで、水深100mまで対応します。 センサー部は同社が開発した428 MEMS3成分デジタル加速度計にハイドロフォンを加えた4成分の構成で、フラットパックと呼ばれるアルミ青銅ボディに内蔵されます。
傾斜した海底面でも安定して設置することができ、また従来の受振器のようなジンバル構造を必要としません。これは、使用されている加速度センサーの特性が、 傾斜角度に依らず変化しない特徴を有するからです。ケーブル部はアーマード型のOBCケーブルと比べ軽量で、船上での取り扱いが容易です。 セントラルユニットは Client-Server アーキテクチャー方式を採っておりネットワークに接続された Client PC からリモートアクセスによってシステムを制御します。
当社は、25m 間隔、フラットパック：240ユニット(総延長6km)の機材を導入しました。 ハイドロフォンと加速度計センサーの信号を同時に取得する手法(デュアルセンサー)は、海底面多重反射を抑制できるデータ取得法として確立しており、SeaRay(R)はこれに対応します。 浅海域調査の高精度化に寄与するものとして期待されます。

本システムは海上震源および陸上ダイナマイト震源に対応していますが、当社が開発したSeaRay(R)用バイブレータQCソフトウェア(VIB-QC)を使用することにより、 陸上バイブレータ震源にも対応し、海陸の異種震源による陸海境界域の探査を行うことが可能です。

・調査風景(展開)