在千叶工业大学的下一代海洋资源研究中心，我们正在与国家先进工业技术研究所、东京大学、日本海洋地球科学技术机构和神户大学进行联合研究，研究和开发利用声波有效勘探分布在海底广阔区域的海底矿物资源的方法。其中，分布在南鸟岛周边专属经济区（EEZ）锰结核(*1)的研究，我们建立了一种通过对广阔区域（锰结核密集区域）进行综合调查，将锰结核的面积显示在地图上来精确计算锰结核面积的方法。
具体来说，在总共 5 次研究巡航期间调查了南鸟岛专属经济区内约 155,500 公里2范围的40%，约61,200公里2密集区域对应于反射强度超过一定水平（根据本次观测数据的标准为572 dB）的位置（图1和图2），其面积相当于四国和九州的总面积，覆盖整个南鸟岛专属经济区（约430,000 km2) 对应于 14%。
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图1通过声波测量获得的南鸟岛周边海底地形（左）和海底反射强度分布（中）
声波反射的密集锰结核区域的面积相当于四国和九州的面积总和，如右图所示。 |
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图2反射强度与海底地质的对应关系
黑色球形的是锰结核 |
9875_100332016 年 8 月 26 日报告）。同时，南鸟岛专属经济区东南部广泛分布着高反射强度区域，表明该区域为锰结核密集区。本次演讲时分析的声学数据是我们的研究小组截至 2016 年所获得的数据的一部分，但这次我们将总共五次航行中获得的高精度声学数据的所有数据结合起来，并添加了 2017 年使用 Shinkai 6500 进行的新海底观测结果（图 2），将所有信息汇总在一起。这一成果的关键在于，通过分析dB值的频率分布图（直方图），可以客观地找到将密集区域与其他区域分开的反射强度阈值（在本例中为上述572 dB的值）。这实现了迄今为止很难的多条反射强度数据的组合、密集区域的广域可视化和精确的面积计算。分布图中显示的密集区域涵盖了南鸟岛专属经济区内的各个海域，因此如果考虑到南鸟岛专属经济区剩余三分之二的未测量海域，我们可以预期该区域将进一步扩大。
日本曾经通过从国内矿山开采矿石并出口并自给自足，为世界工业的发展做出了贡献。然而，日本目前面临着所谓的“资源问题”，国内消耗的矿产资源几乎全部依赖海外进口。除锰结核外，日本专属经济区面积位居世界第六，尤其是南鸟岛专属经济区。稀土泥(※2)呀锰结壳(*3)]等丰富的海底资源，有望成为曾经以资源大国“黄金之国紫盘宫”和“稀有金属之国紫盘宫”而受到世界赞誉的日本的复兴关键。其中，以分布在南鸟岛专属经济区的锰结核为特征。通过含有大量的钴（2016 年 8 月 26 日报道）。钴是一种重要的稀有金属，对于环保汽车和智能手机中的锂离子电池至关重要，并且可以在集成电路多层布线技术中替代铜和钨，但其价格波动迅速，存在供应风险。仅使用潜水研究船来调查广阔的海底深处以确定锰结核的分布和丰度的成本极其昂贵。为了使南鸟岛专属经济区成为国内钴资源的新开发目标，该研究小组的最终目标是建立一种创新的声学勘探方法，仅利用船上观测即可缩小富含稀有金属的适合资源开发的有前景海域。用这种方法无法直接得知锰结核密集区实际含有多少稀有金属（特别是钴）。但未来，通过对锰结核进行精密化学分析，明确稀有金属含量，并与本次开发的面积计算方法相结合，将可以准确计算出南鸟岛专属经济区内存在的稀有金属总量，有望有效缩小有潜力的海域。
目前这种勘探方法只能适用于锰结核，但周围的富钴锰结壳也表现出较高的反射强度，因此相同（或类似）的声波勘探方法可能适用。此外，这次开发的用于组合多个声学数据的方法是基于称为直方图分析的常用分析方法。也就是说，原则上可以将现有或未来将获取的各个海域的反射强度数据以同一标准结合起来，从而实现覆盖整个海洋的“超”广域资源勘探。此外，数据耦合概念还可适用于用于研究热液硫化物矿床等的多种其他声学仪器的数据。这一结果堪称深海海底下一代海洋资源勘探开发史上的重要里程碑。
这项研究是在研究巡航中进行的，作为“战略创新创造计划：下一代海洋资源勘探技术”的一部分，并得到了日本学术振兴会 (JSPS) 科学技术研究补助金 15H05771 和 17H01361 的支持。
杂志名称：海洋地质资源与地球技术
标题：海底铁锰矿床广泛分布的可视化方法
作者：Shiki Machida*、Taichi Sato、Kazutaka Yasukawa、Kentaro Nakamura、Koichi Iijima、Tatsuo Nozaki 和 Yasuhiro Kato
DOI 号：101080/1064119X20191696432
网址：https://wwwtandfonlinecom/doi/full/101080/1064119X20191696432（开放获取）