| 研究課題/領域番号 |
17H03300
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| 研究機関 | 北見工業大学 |
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研究代表者 |
山下 聡 北見工業大学, 工学部, 教授 (00174673)
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| 研究分担者 |
内田 康人 地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 環境・地質研究本部 地質研究所, 研究主査 (60465961)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | メタンハイドレート / 海洋探査 / 海洋資源 / 地盤工学 / 物性実験 |
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| 研究実績の概要 |
北海道周辺海域において，3回の海洋調査を行い，コアリングによる海底堆積物の採取と分析，重力式コーン貫入試験（CPT）による海底地盤の強度評価等を行った。調査は，北海道立総合研究機構稚内水産試験場調査船「北洋丸」，釧路水産試験場調査船「北辰丸」，北海道大学水産学部附属練習船「おしょろ丸」を利用して，稚内沖日本海，網走沖オホーツク海，十勝沖太平洋において行った。
稚内沖での試料採取は，これまで調査船の制約上，水深300m程度までの海底地盤でしか行うことができなかったが，調査船設備の改修によりメタンハイドレートが存在できる水深500m程度での海底地盤において試料採取が可能となった。また，音響測深器によって，海底からのガス湧出地点をこれまで約60地点で確認し，そのほとんどが断層上で湧出しているものであった。なお，網走沖の調査は，荒天のため大幅に短縮された。
十勝沖の調査では，ガス湧出地点を45地点で確認した。また，コアリングによる試料採取では，メタンハイドレートを採取することはできなかったが，メタン活動が活発であることを示す炭酸塩鉱物が複数地点で採取され，メタンハイドレートの存在が示唆された。
海底地盤強度を直接測定するために，コアリングにより試料採取を行った同一地点で重力式の原位置CPT試験を行うとともに，採取試料を用いた船上での力学試験結果との比較を行った。その結果，砂分の少ない試料では，船上試験（ベーンせん断試験，コーン貫入試験）結果と原位置CPT試験結果は同様な強度評価となったが，船上試験は粘性土を対象としたものであったため，砂分の多い試料では船上試験結果が過小評価となった。しかし，原位置CPT試験を行うことで底質によらず正確な海底地盤強度の評価が可能であることが明らかになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
3年間の主たる研究実施計画は，1）道総研調査船が過去の定期観測で取得した北海道周辺海域全体での計量魚群探知機データの解析，2）稚内沖から網走沖に至るオホーツク海における海洋調査，3）網走沖オホーツク海でのROVによる海底観測，4）原位置CPT試験による海底地盤強度の測定，5）水圧式コアラーの開発と性能評価であった。
1）のデータ解析に関しては，過去10年程度の定期観測で取得した北海道周辺海域全体での計量魚群探知機データの解析を行い，北海道周辺海域の広範囲に渡って海底からガスが湧出していることが確認できている。2）の海洋調査に関しては，オホーツク海のみならず稚内沖日本海や十勝沖太平洋においても海洋調査を行い，コアリングによる試料採取と分析，CPT試験等を行った。調査海域は当初の予定海域以外にも拡げることができている。3）のROV調査に関しては，網走沖の2地点において潜航調査を当初の計画通りに行うことができている。調査では，湧出ガスを直接採取することに成功するとともに，カニ類や貝類の生物群集とメタンとの関係性なども明らかにされた。4）のCPT試験に関しては，コアリングによる採取試料でガスの濃度が高い試料ではガスの気泡化による乱れの影響で，砂分の多い試料では信頼性の低下により船上試験結果が過少に評価されるのに対し，簡易な重力式CPT試験を行うことによって原位置強度の推定が可能であることが示された。5）のコアラーの開発に関しては，コアラー上部に空気タンクを備えた水圧式コアラーを国内では初めて製作し実用化した。また，その大型化も図り，従来の重力式コアラーよりも効率的な試料採取が可能となった。
以上のことを総合的に判断して，「本研究課題はおおむね順調に進展している」と自己評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
オホーツク海網走沖のみならず北海道周辺海域には広域的に表層型メタンハイドレートが存在する可能性があることがわかってきた。今後は，調査範囲をさらに広げ，広範囲でのメタンハイドレートの分布状況や生成環境の解明を行う。また，広域的なメタンガス生成メカニズムを探るために，陸域におけるガスの採取分析も継続的に行う。
海洋調査は，新型コロナウイルスの感染拡大に伴い，北海道大学水産学部附属練習船「おしょろ丸」を利用した十勝沖太平洋での調査は中止される予定である。その代替調査として，新たに日高沖太平洋を対象とした海洋調査を用船によって行う予定である。調査では，産業技術総合研究所等によって過去に行われた海洋探査データに基づいて，海底ガス湧出活動が示唆されている地域を選定し，計量魚群探知機およびマルチビーム音響測深器による海底地形・ガスプルーム観測を行い，新たな表層型メタンハイドレート存在地域の特定評価を行う。また，これまでの音響調査で特異地形が認められた網走沖オホーツク海の新たな地点において，メタンハイドレートの採取を目指す。網走沖の調査には，前年度と同様に釧路水産試験場の漁業調査船を利用する。
4年間の研究を通じて，メタンハイドレート含有海底地盤の力学的特性や安定性について海底地形・地質を考慮した評価を行い，北海道周辺海域での表層型メタンハイドレートの資源としてのポテンシャルと生成，分布メカニズムを明らかにし，研究成果をまとめる。
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