共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 ドームふじ深層掘削孔の検層観測への追加デバイスの提案
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 国立極地研究所
研究代表者／職名 教授
研究代表者／氏名 本山秀明

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 川村賢二 国立極地研究所 准教授

2

 中澤文男 国立極地研究所 助教

3

 古崎睦 旭川高専 教授

4

 山口悟 防災科研雪氷防災研究センター 総括主任研究員

5

 津滝俊 国立極地研究所 助教

6

 的場澄人 北大低温研

7

 杉山慎 北大低温研

8

 森章一 北大低温研

9

 佐藤陽亮 北大低温研

10

 宮原盛厚 (株)アノウィ 代表取締役

研究目的 第3期南極ドームふじ氷床深層掘削計画で氷床表面から氷床底面の岩盤までアイスコア掘削されるが、この深層掘削孔の検層観測のため、深層型検層システムの基本システムが開発されている。この基本システムでは、基本ユニットにより液温、液圧、傾斜、方位、接地圧、孔径を測定する。基本システムには、掘削孔の物理的・化学的情報や映像記録などが可能な拡張ユニットが追加可能である。この拡張ユニットについて検討し、デバイスの開発の提案と開発を行うことを目的とする。拡張ユニットの例としては、孔径測定3D新方式、近赤外カメラ、可視カメラ＋ライト、ECM、微粒子濃度＋粒径分布などが考えられる。
　　
研究内容・成果 2022年度から開始される第X期南極観測6か年計画の重点研究プロジェクトの一つである第3期ドームふじ氷床深層掘削計画では，ドームふじ基地周辺にて100万年以上古い年代まで遡れる氷床アイスコアの採取のため、液封型深層ドリルシステムにて氷床表面から2700m以上の深さまで掘削する．この深層掘削孔の形状変化や温度分布を測定する深層型検層システムの基本システムを、国立極地研究所を中心に開発・製造を進めている。この基本システムには、掘削孔の物理的・化学的情報や映像記録が可能な拡張ユニットが追加可能である。なお、深層掘削孔は液封液である酢酸ブチルで満ちているので、拡張ユニットには耐圧、耐液性が要求される。観測方法は、深層ドリルシステムのウインチケーブルに接続した深層型検層機を掘削孔内で上げ下げすることで検層観測を行う．各種センサーからの検層情報は，耐圧ユニットの電装部にてデータ処理し，ウインチケーブルの内芯を信号線として地上へ送信する．基本システムは，トップユニット，耐圧ユニット，2つの姿勢制御ユニットの基本ユニットで構成される．基本ユニットでは液温、液圧、傾斜、方位、接地圧、孔径を測定する。基本ユニットと拡張ユニットは，それぞれ共通の方式で接続する．この拡張ユニットについて、今回申請する共同研究にて検討し、デバイスの開発の提案と開発を行うことを目的とする。重要な観測を深層掘削孔にて実現することは、技術革新とともに、氷床流動やアイスコア研究へのさらなる知見を提供する。
10月25日と26日に北海道大学低温科学研究所会議室にて対面とリモートの研究打合せを行った。参加者は14名であった。初日の前半は、共同研究の目的、基本システムの説明と、検層観測の事例として南極ドームふじ第2期掘削孔の検層観測、H128地点での検層観測の報告があった。後半は、拡張デバイス/ユニットへの参考として、南極ラングホブデ氷河熱水掘削孔の水中カメラ撮影や氷河底面滑り観測、近赤外を用いた比表面積プロファイラー、孔径詳細測定デバイスの紹介があった。二日目はデバイスからの信号処理、地上への通信・モニターについて現状と問題点、解決案について議論した。二日間の研究打合せにより、今後の深層型検層システムの開発について様々な知見が得られた。なお北海道大学低温科学研究者技術部から多くの有益な助言を受け、また耐圧ユニット内のサーモスタットヒーターと差動トランスのドライバ基板が設計された。
　　
成果となる論文・学会発表等 本山秀明、掘る技術2:氷河氷床での掘削技術について、J-DESCシンポジウム「掘削科学が拓く未来」、霞が関プラザホール＆オンライン、2023年1月20日