海底資源探査機材
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/09/29 15:50 UTC 版)
海底資源探査機材（かいていしげん たんさきざい、英: seafloor mineral exploration equipment）は、多金属団塊、海底熱水鉱床（SMS）、コバルト・リッチ・クラスト（CRC）などの海底鉱物資源の賦存・品位・賦存域を把握し、開発可能性と環境影響を評価するための装置群である。広域の音響測深・地球物理探査（マルチビーム測深、サイドスキャン、サブボトムプロファイラ、磁力計等）、近接・自律観測（AUV/ROV 搭載センサ）、試料採取（ボックスコアラー・ドレッジ等）、海底掘削（海底据置型ドリル）、さらに試験的な採掘・揚鉱システムや環境ベースライン観測装置（係留系・堆積トラップ など）で体系化される[1][2][3]。
概要
海底資源の探査は、(1) 広域の地形・地質・物性マッピング（船上・USV）、(2) 近接での高分解能観測・化学計測（AUV/ROV）、(3) 地化学・岩石・堆積の実試料採取、(4) 海底据置型掘削や原位置試験、(5) 試験採掘と環境影響の監視の段階で設計される。国際海底機構（ISA）の規則や指針は、環境影響評価（EIA/EIS/EMMP）に資するベースライン・モニタリング（流動・濁度・堆積フラックス・生物相など）の装置配備を求めている[4][5]。
主な装置群
1) 広域マッピング・地球物理探査
マルチビーム測深（MBES）／背散乱：海底地形と音響反射強度を同時取得。NOAAの運用解説は深度200〜10,000 mでの運用例と、冷湧水やメタン湧出の検出にも活用されることを示す[6][7]。
サブボトムプロファイラ（SBP）：低周波音で堆積下の構造を可視化[8]。
磁力計（磁気グラジオメータ）：海底下の磁性体や基盤構造の異常を検出し、資源ポテンシャルや地質構造解釈を補助[9][10]。
2) 近接・自律観測（AUV/ROV）
AUV（自律型無人潜水機）：6,000 m級のSentry（WHOI）や「うらしま」（JAMSTEC）などに、マルチビーム、サイドスキャン、磁力計、化学センサ（濁度・酸化還元・溶存金属指標）等を搭載し、高分解能マップや化学プルームを追跡する[11][12][13]。
ROV（有索無人探査機）：高精細映像・近接観察・岩体の切削採取、クラスト厚さ評価などに用いられる[14]。
3) 試料採取・地化学分析
ボックスコアラー／グラブ／マルチコアラー：堆積物・底生生物・化学分析用の基礎サンプル採取[15]。
エピベントス・スレッジ／ドレッジ：団塊域・斜面での広域サンプリングや生物影響評価に用いられる（ISAの環境作業閾値文書や各国契約者の作業計画に記載）[16][17]。
4) 海底据置型掘削・原位置試験
海底設置型ドリル（PROD等）：船舶の動揺影響を切り離し、同一点でダイヤモンド掘削・ピストン採泥・原位置CPT（コーン貫入試験）を切替実施できるR.O.V.支援型の海底ドリルが商用化されている[18][19][20]。
5) 試験採掘・環境監視
試験採掘機（団塊コレクタ等）：GSRのPatania IIはCCZで2021年に走行・採集・環境監視の統合試験を実施し、底生環境・プルーム監視手法の評価を行った[21][22]。
環境ベースライン装置：係留系のADCP（流況）・CTD（物理）・濁度計・堆積トラップ（フラックス）等を配備し、時系列変動とプルームの挙動を把握することが推奨される[23][24]。
日本における展開
JOGMEC（海洋鉱物資源機構）は、2017年に沖縄海域の海底熱水鉱床（SMS）で世界初の海底揚鉱一体試験を実施（掘削・採鉱・揚鉱の統合パイロット）。2020年にはコバルト・リッチ・クラストの海底掘削・浚渫試験で649 kgの採取に成功し、2023年公表ではEEZ内で約5,180万トン規模の資源ポテンシャル評価と環境影響手法の検証進展を報告した[25][26][27]。
研究船・観測装置：JAMSTECのAUV・ROV群や国内大学の観測網とともに、NOAA・USGS等の機関が示す装備構成（MBES、SBP、ADCP、ROV/ROV 6000 m級など）に準拠したミッションが行われている[28][29]。
機材供給（構成品）：日本メーカーでは日油技研工業（NiGK）が、水中切離装置（アコースティック・リリース）, セジメントトラップ（時系列式）, 深海用浮力材（シンタクチックフォーム）等を提供しており、探査係留・環境ベースライン観測・機器回収の信頼性向上に資する構成要素として国内外で採用実績がある（一次情報は帰属明示）[30][31][32][33][34]。
鉱種別の典型的機材
- 多金属団塊（深度3,500–6,000 m）
- 広域MBES＋バックscatterで地形・底質を把握し、AUV/ROVで高分解能マップ・試料採取。試験コレクタ（例：Patania II）で採集挙動・堆積プルームを監視[35][36]。
- 海底熱水鉱床（SMS）
- 熱水起源の硫化物鉱床域で、AUV/ROVの化学・温度・濁度観測、ドレッジ・コアリング、据置型ドリル、試験掘削・揚鉱の統合試験（日本の2017年試験など）[37]。
- コバルト・リッチ・クラスト（CRC）
- 斜面・海山の硬質基盤に付着するため、ROVによる近接画像・厚さ評価、切削式採取機の海底試験（JOGMEC 2020など）[38][39]。
環境ベースライン・モニタリング
ISAの指針は、採掘想定区域と参照区域における係留系（ADCP/CTD/濁度計）と堆積トラップの配備、底生生物・堆積の標準化サンプリング（箱型コア、エピベントス・スレッジ等）、水塊・プルームの時空間把握を求める。USGSや各試験は、中層・底層の懸濁プルーム挙動や沈降フラックスの監視を重視している[40][41]。
関連項目
多金属団塊 / 海底熱水鉱床 / コバルト・リッチ・クラスト
脚注
- ^ USGS「Global Seabed Mineral Resources」— 海底鉱物資源研究の枠組み。https://www.usgs.gov/centers/pcmsc/science/global-seabed-mineral-resources
- ^ NOAA Ocean Exploration「Multibeam Sonar」— マルチビーム測深の原理と用途。https://oceanexplorer.noaa.gov/technology/sonar-multibeam/
- ^ International Seabed Authority（ISA）「Draft baseline data guidelines（ISBA/27/C/11）」— ベースライン観測における係留・堆積トラップ等の推奨。https://www.isa.org.jm/wp-content/uploads/2022/12/ISBA_27_C_11-2117339E.pdf
- ^ ISA「Consolidated Regulations on Prospecting and Exploration」— 規則の総合版（探査・環境）。https://www.isa.org.jm/wp-content/uploads/2022/11/en-rev-2015.pdf
- ^ ISA（ISBA/27/C/11）— 係留点に堆積トラップ等を配備して時系列データを取得する旨の記載。https://www.isa.org.jm/wp-content/uploads/2022/12/ISBA_27_C_11-2117339E.pdf
- ^ NOAA「Multibeam Sonar」https://oceanexplorer.noaa.gov/technology/sonar-multibeam/
- ^ NOAA「Seafloor Mapping with NOAA Ocean Exploration」— EM304 MKII の能力。https://storymaps.arcgis.com/stories/0e846463c4a84c94bb0dfc594201b249
- ^ NOAA「Sub-Bottom Profiler」https://oceanexplorer.noaa.gov/technology/sub-bottom-profiler/
- ^ USGS「Geometrics G-882 Magnetometer（用途解説）」https://www.usgs.gov/centers/pcmsc/science/geometrics-g-882-magnetometer
- ^ WHOI「Marine Magnetometer（用途解説）」https://www.whoi.edu/what-we-do/explore/instruments/instruments-sensors-samplers/marine-magnetometer/
- ^ WHOI「AUV Sentry」https://ndsf.whoi.edu/sentry/
- ^ WHOI「Sentry systems & sensors」https://ndsf.whoi.edu/sentry/systems-sentry/
- ^ JAMSTEC「AUV うらしま（URASHIMA）」https://www.jamstec.go.jp/e/about/equipment/ships/urashima.html
- ^ Li, Y. et al. (2025)「CRC 詳細調査におけるROV運用」Journal of Marine Science and Engineering 13(4):702. https://www.mdpi.com/2077-1312/13/4/702
- ^ NESP「Marine Sampling Field Manuals v2」（2020）https://marine-sampling-field-manual.github.io/files/NESP-field-manuals-V2.pdf
- ^ ISBA/25/LTC/6/Rev.1（2020）— nodule域でのスレッジ・ドレッジ等の活動規定。https://docs.un.org/en/ISBA/25/LTC/6/Rev.1
- ^ BGR–ISA 契約情報（2022）— マルチコアラーやエピベントス・スレッジの運用。https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Rohstoffe/Marine-mineralische/Downloads/Agreement_ISA_BGR_Extension_2022.pdf
- ^ Acteon（Benthic）「PROD 技術概要」https://acteon.com/solutions/project-lifecycle/site-investigation/geophysical-and-geotechnical-surveys/downhole-site-investigation-prod
- ^ US Ocean Discovery「PROD Technical Summary」https://usoceandiscovery.org/wp-content/uploads/2016/05/PROD-Technical-Summary.pdf
- ^ Offshore-mag（2022）— PROD5の能力（掘進・CPT深度の目安）。https://www.offshore-mag.com/business-briefs/equipment-engineering/article/14275278/benthic-introduces-new-portable-remotely-operated-drill
- ^ GSR「Patania II Trials レポート（2021試験の技術成果）」https://deme-gsr.com/wp-content/uploads/2023/03/GSR_FINAL_Smaller1-1.pdf
- ^ Figshare（2024）— GSR Patania II 技術成果・科学的知見の報告書。https://figshare.com/articles/book/Report_-_GSR_Patania_II_Trials_-_Technical_Achievements_Scientific_Learnings/26397403
- ^ ISA（ISBA/27/C/11）— 堆積トラップ等の係留配備。https://www.isa.org.jm/wp-content/uploads/2022/12/ISBA_27_C_11-2117339E.pdf
- ^ USGS（2024）— 団塊採掘に伴う懸濁プルームの環境懸念。https://www.usgs.gov/centers/pcmsc/news/deep-sea-mining-and-potential-impacts-marine-ecosystems-new-study-highlights
- ^ JOGMEC ニュース（2023/11/8）— EEZ内の資源量評価と2017年の試験成果を踏まえたシステム検討。https://www.jogmec.go.jp/english/news/release/news_10_00050.html
- ^ JOGMEC（2020/8/21）— CRC 採取試験で649 kgを採取。https://www.jogmec.go.jp/english/news/release/news_01_000033.html
- ^ Washburn, T.W. et al.（2023）— 2017年SMS試験の生態影響のフォロー。https://www.int-res.com/articles/feature/m712p001.pdf
- ^ NOAA「Okeanos Explorer Mapping Systems 2025」— 機器構成（MBES, SBP, ADCP, ROV 他）。https://repository.library.noaa.gov/view/noaa/71167/noaa_71167_DS1.pdf
- ^ USGS（2025/4/1）— 全球の団塊・クラスト有望域マップ。https://pubs.usgs.gov/publication/fs20253017/full
- ^ 日油技研工業「水中切離装置（SMC/MMC/LGC）」— 解錠方式（ガス圧/モータ/電蝕）・6,000〜10,000 m仕様など。https://www.nichigi.co.jp/products/nigkocean/release.html
- ^ 日油技研工業「セジメントトラップ SMD26S-6000T」（仕様：6,000 m・26本時系列）https://www.nichigi.co.jp/products/nigkocean/sediment_trap.html
- ^ NOF 製品検索（NiGK セジメントトラップ）https://www.nof.co.jp/product-search/detail/1285
- ^ 日油技研工業「浮力材（シンタクチックフォーム）」— 深海ROV/AUV向け。https://www.nichigi.co.jp/products/nigkocean/buoyancy_material.html
- ^ NOF 製品検索（NiGK 切離装置群・シンタクチックフォーム）https://www.nof.co.jp/product-search/family/main/30300030002 ; https://www.nof.co.jp/product-search/detail/1581
- ^ USGS（解説）— 団塊・クラストの深度・金属。https://www.usgs.gov/publications/deep-ocean-polymetallic-nodules-and-cobalt-rich-ferromanganese-crusts-global-ocean-new
- ^ GSR「Patania II」レポート（2021試験）。https://deme-gsr.com/wp-content/uploads/2023/03/GSR_FINAL_Smaller1-1.pdf
- ^ Washburn, T.W. et al.（2023）— 2017年SMS試験の概要。https://www.int-res.com/articles/feature/m712p001.pdf
- ^ JOGMEC（2020/8/21）— CRC 採取試験。https://www.jogmec.go.jp/english/news/release/news_01_000033.html
- ^ ISOPE 2022（織田ほか）— 新型カッタヘッドの海底試験と結果。https://www.publications.isope.org/proceedings/ISOPE/ISOPE%202022/data/pdfs_Vol1/102-TPC-0280.pdf
- ^ ISA（ISBA/27/C/11）— ベースライン装置の例示。https://www.isa.org.jm/wp-content/uploads/2022/12/ISBA_27_C_11-2117339E.pdf
- ^ USGS（2024）— プルームの環境課題。https://www.usgs.gov/centers/pcmsc/news/deep-sea-mining-and-potential-impacts-marine-ecosystems-new-study-highlights
外部リンク
NOAA Ocean Exploration「Standard Ocean Mapping Protocol（2024）」https://oeab.noaa.gov/wp-content/uploads/2024/10/2024_Standard_Ocean_Mapping_Protocol.pdf
NOAA Ocean Exploration「Okeanos Explorer Mapping Systems 2025」https://repository.library.noaa.gov/view/noaa/71167/noaa_71167_DS1.pdf
USGS「Deep Sea Exploration, Mapping & Characterization（特集）」https://www.usgs.gov/special-topics/deep-sea-exploration%2C-mapping-and-characterization/science/minerals
ISA「Public information on exploration contracts（例：GSR、ROK_CFC）」https://www.isa.org.jm/wp-content/uploads/2022/10/Public-information-on-contracts-GSR.pdf
; https://www.isa.org.jm/wp-content/uploads/2022/10/Public-Information-on-contracts-ROK_CFC.pdf
Acteon/Benthic「PROD」https://acteon.com/solutions/project-lifecycle/site-investigation/geophysical-and-geotechnical-surveys/downhole-site-investigation-prod
JOGMEC ニュース（2017–2023）https://www.jogmec.go.jp/english/news/release/news_10_00051.html
; https://www.jogmec.go.jp/english/news/release/news_10_00050.html
日油技研工業（NiGK OCEAN）製品ページ：水中切離装置／セジメントトラップ／浮力材
https://www.nichigi.co.jp/products/nigkocean/release.html
https://www.nichigi.co.jp/products/nigkocean/sediment_trap.html
https://www.nichigi.co.jp/products/nigkocean/buoyancy_material.html
- 海底資源探査機材のページへのリンク
