最近の物理探査技術の動向

日本周辺の資源エネルギーと

地域調和型社会の構築

京都大学名誉教授

地球とは

半径：平均6371.009km

質量：5.974×10

24

_kg

大陸は移動するだろうか？

－プレートテクトニクス－

ウェーゲナー(1915年）：南アメリ カ大陸とアフリカ大陸の地形か ら大陸移動説を提唱。移動の原 動力が不明。1950年代になり、 古地磁気の研究から原動力が

深海底はどうなっているのだろうか？

ヒマラヤ山脈はどのようにしてできたのだろうか？

断層はどのようにしてできるのだろうか？

どのようにして地下を調べるのだろうか？

－物理探査－

物理探査とは、地下に地震波を送り込んだり

電流を流したりして、地下の形や状態を調べ

る技術です。

地中レーダ

太平洋プレートの日本列島への沈み込み

阪神・淡路大震災の震度7のベルトはどうして

できたのだろうか？

津波は恐ろしい

日本周辺の深海底はどうなっているのだろうか？



_{21世紀は資源・エネルギーの争奪の時代}

化石エネルギーの枯渇

地球環境破壊問題

地球温暖化が最も深刻な問題



京都議定書による炭酸ガスの排出

日本は2008～2012年の平均で1990年レベル

の6％削減しなければならない。

日本は国土の75％が森林である。



地域調和型社会の構築

食料・エネルギーの自給自足社会に構築

エネルギーとは

どこに、どういう形で、どの位の密度であるかが問題である。

太陽エネルギー、海水中のウラン、金等の資源は大量にあ

るが、密度が薄い。凝集するのにコストがかかる。ウラン、金

鉱床は地球が長年月かけて凝集してくれた。また、花の中に

分散して存在する蜜は、蜜蜂がせっせと集めて蜂蜜という凝

集した状態になって利用できる。

EPR（Energy Profit Ratio）

出力のエネルギー / 入力のエネルギー

= 1 （損得なし）

> 1 （利益）

ラビット・リミット：

ウサギを捕まえるためのエネルギーが捕まえ

たウサギのエネルギーより大きいならば、いくらウサギがいたとして

も、インディアンは生きていけない。

エネルギー利用形態の変化

産業の発展

産業の飛躍的発展

成長の限界

木材

石炭

石油・天然ガス

？

産業革命

（エネルギー革命？）

・化石エネルギーは有限である。

・石油・天然ガスがなくなるまでに次のエネルギー源を見つけなけ

ればならない。

世界のエネルギー事情

・石油の供給量ピーク

・北海油田の減退が予想以上に激しい。

・サウジアラビアの油田に水が付いてきている。

・石油発見のピークは４０年前に過ぎた。

・石油生産のピークは２００４年であったという説もある。

・石油の需要の急激な伸び

・中国・インドの近代化による。

・石油はまだなくなりはしないが、減退する

・高く乏しくなる。

・油価の値上がり

・需給バランスから油価は恒常的に$６０／バーレルを越える。

世界の原油の残存確認可採埋蔵量と可採年数

３０ ５０ ４０ １９７５ １９７０ １９８０ １９８５ １９９０ １９９５ ２０００ 生産量 確認可採埋蔵量 可採年数（R/P)

可採年数（R/P）:現在の確認可採埋蔵量をその年の生産量で割った値

確認可採埋蔵量：既に発見されて採り出しうる量

面積×厚さ×孔隙率×（１－水分飽和率）×回収率

時

期

年平均石油発見量

（10億バーレル）

1945～1960

35

1970～1990

23

1990～1999

6

1990～1999

年平均石油消費量:25

石油発見量は減少の一途

（

_{Duffin，BP Amoco 他）}

石油発見量の歴史と現在の消費量

1920

25

1930

35

1940

45

1950 1960 1970

55

65

75

5

20

10

2

1

₁₀

20

50

100

200

500

石油生産量

石油発見量

残存

石油埋蔵量

(右目盛)

石油発見量と生産量

(10

億バレル

)

残存石油埋蔵

量

(10

億バレル

)

ガワール油田

(サウジアラビア)

ブルガン油田

(クウェート)

北海油田

(英国・ノルウェー)

大慶油田

(中国)

石油・天然ガスの成因

無機説：地下深部において炭素と水素から合成されたか、あるいは

地球創生時に存在しており、その後長い年月をかけて移動集積し

たという説

有機説：動植物からの有機堆積物が地下においてケロジェンに変

化し、還元環境下で熱作用により炭化水素に変性したという説

現在は有機説が定説となっている。

成因説として無機説であれ、有機説であれ油・ガス田として商業的

２００７/６/９ 科学カフェ講演

The Hubbert model

ピークやバブルはそのときはわからず、

： 生涯のエネルギー消費量

： 毎年のエネルギー消費量

老いるピーク

資源ピラミッドモデル

1.8兆バレル (Campbell) 3兆バレル (USGS)

究極推定可採埋蔵量

究極推定可採埋蔵量の推移

1942年 ： ５千億バレル

1950年 ： １兆バレル

1970年 ： ２兆バレル

2000年 ： ３兆バレル（アメリカの地質調査所）

１．８兆バレル（Campbell）

石油と天然ガスの需要の増加

Exxon-Mobil

1980

85

1990

95

2000

05

2015

2010

1.8

1.4

1.6

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0

石油換算

エネル

ギー生

産量

(億バレル

/日

)

世界の需要

新しく見つけ

なければならない

エネルギー

生産を維持するために

投資が必要

現在の生産量

生産の減少

～

4 – 6 %

在来・非在来資源と原油価格の関係

オイルシェール

石油代替エネルギーは何か？

石油の用途

・発電

・太陽光、バイオマス、風力、原子力････

・工業原料

（安価な炭化水素の供給源）

・石炭、バイオマス････

・運輸

・燃料電池、水素は一次エネルギーではない。

・メタンハイドレートも現状ではエネルギーではない。

エネルギーを考える時には

R（可採埋蔵量）／P（生産量）、コスト、環境負荷が重要である。

金属資源の有限性

レアメタルの用途

インジウム

液晶パネル 世界第２位の生産量 北海道豊羽鉱山（2006年3月閉

山）

$200/Kg(2003年) → $900/Kg(2006年）

フェバナジウム

鋼材の引っ張り強度、靭性向上（高張力鋼） 大口径パイプ

$10/Kg(2003年) → $50/Kg(2006年)

白金

燃料電池の電極触媒 燃料電池車が１千万台になると枯渇する

コバルト

リチウムイオン電池の正極 燃料電池の電極触媒として白金の代替

タングステン

超鋼金属用

クロム

特殊鋼

モリブデン

自動車用薄板

稀少金属はそれ独自の鉱山から採掘されるのではなく、鉄、金、銀、銅鉱山等の付

随物として産出する。

（洗剤を含む）

窒素

肥料の三要素

リン酸

世界のリン鉱石の埋蔵量と可採年数

USGS,IFIA and British Sulphur （１９９６）

生産量（％）

可採年数（確認鉱量によ

る）

アメリカ

34 7－13

チリ

16 2－10

モロッコ

16

63

ロシア

6 7－10

南アフリカ

_{2 3－22}

チュニジア

_{5 1}

ヨルダン

4 1－3

イラク

－

3

ブラジル

3 1－2

ペルー

－

－

主要国の穀物自給率の推移

水も危ない

地球上の水は14億km

3

、その内、97.5％が海水で、

淡水は2.5%である。

しかし、淡水の大部分は北極・南極の氷で、

物理探査とは

物理探査

とは、地球、地層あるいは岩石の持つ

物理的特性

を利用し、

非破壊

で地表およびその

近傍から地下の

構造形態

および構造内の

物性

値

を把握し、石油・天然ガス、石炭、金属、地熱、

地下水などの

各種資源

や断層、破砕帯の存在

などの

各種情報

を地下から得るための技術で

ある。

物理探査業界から派生した技術として、IC回路、計算機のア

物理探査とは

石油開発のための費用

物理探査：数億円

試掘井掘削：海上、深度３０００ｍで数十億円/1本

プラットホームの建設：数百億円

メタンハイドレートとは

メタンハイドレートは、水分子とメ

タンガス分子とから成る氷状の固体

結晶である。水分子は内部に5～6オ

ングストローム（1億分の1cm）の大

きさの空隙をもった立体網状構造を

作り、その空隙にメタンガス分子が

入り込んで（包接されて）いる。

含有されるガスの量は、水1リットル

Potential Hydrocarbon Resource

•Long-Term Perspective

•International Collaboration

メタンハイドレートの生成条件

深海堆積物中

大陸棚申請の期限の変更



１９９４年（平成６年）

海洋法条約発効



１９９６年（平成８年） ７月２０日

我が国に発効



１９８２年（昭和５７年）

海洋法条約採択



１９９７年（平成９年）

国連大陸棚限界委員会発足



１９９９年（平成１１年）５月

『大陸棚限界委員会の

科学的・技術的ガイドライン

』採択



２００６年（平成１８年）

７月

大陸棚延伸申請期限



２００９年（平成２１年）

５月

大陸棚延伸申請

期限

大陸棚画定のルール

１．通常則

大陸斜面脚部＋６０海里、あるいは堆積層の厚

さが、大陸斜面脚部からの距離の１％になる地

点のいずれか遠い方

２．反証

陸続きであること

３．制限則

水深２５００m＋１００海里、あるいは３５０海里

のいずれか遠い方

４．１，２，３以外は２００海里

大陸棚の定義(平面図)ヘッドバーグ線

堆積層の厚さが大陸斜面脚部 までの距離の1％となる線

大陸斜面

脚部

200海里

60海里

350海里

2500ｍの等深線

大陸棚限界の拡大域

拡大域面積 総計 約６５万km

2

_{国土面積の約1.7倍}

日中・日韓中間線付近の油・ガス田

エネルギーに関するナショナルセキュリティ

－

まとめ－

・化石資源は有限である。

・現代社会はエネルギー・工業原料・運輸・食料において

石油・天然ガスに依存している。

・石油がなければ自衛隊の戦闘機・艦船は機能しない。

・国内の油・ガス田は地下備蓄である。

・ピークやバブルは真っ只中にいるときはそれと認識しない。

・先を予測し対策を立てなければならない。

・リスクマネージメントが必要である。

地域調和型エネルギー社会

〔従来エネルギー〕

〔自然エネルギー〕

高エネルギー密度

低エネルギー密度

広く分布・再生可能

低収益

市場

低市場競争力

高収益

環境メリット

地域経済、地域メリット

（地域のための地域のエネルギー）

地産・地消

輸送コストの削減

江戸時代の日本の人口：3千万人

当時の江戸は理想的な循環社会

食

肥

料

料

江 戸

近郊農村

２０世紀後半はエネルギー

の観点からはバブルの時代

であった

１９世紀へのルネッサンス

RPS法

RPS(Renewable Portfolio Standard：再生可能エネ

ルギー利用割合基準)

電気事業者による新エネルギー等の利用に関する

特別措置法

バイナリー発電

地熱発電では１５０℃以上の地下からの蒸気でタービンを回して発電するが、もっと低い

温度の蒸気の場合に、蒸気の熱を水よりも沸点の低い液体（例えば、ペンタン：沸点３

６℃）

を熱交換により蒸気にしタービンを回す。

水とペンタンの二つの流体を利用することからバイナリーという。

カリーナサイクル発電



カリーナサイクル

カリーナ博士（ロシア人）が1980年代に発明



熱交換器を介してアンモニア水を沸騰させ蒸気

ター

ビンを回転させて発電する



純粋なアンモニアの沸点：-33.48℃



水との混合比を変えると様々な熱源の利用が可能

本当は世界に冠たる地熱大国ニッポン

（現状：2003年末） 推定資源量（浅 部）, 15,372MW, 23% 確認資源量, 6,163MW, 9% 既開発資源量, 535MW, 1% 推定資源量（深 部）, 47,230MW, 67% ※ 旧工業技術院地質調査所の地 熱エネルギーの可採資源量に基づ くNEDOの推定値（浅部資源 22,070MW,深部資源 47,230MW）を ベースに算定

米国

2,228MW

フィリピン1,931MW

:

日本(6位) 535MW

6,163MW（発電） （確認資源量）

69,000MW（発電）

（推定可採資源量）

既開発分は 既存調査 に基づく確

開発コスト

温泉の問題

自然公園の問題

地下熱 有効利用

有望なエリア

(90%)の大

半は手を出

すことが出来

ない

この部分 を開発で きれば

地下熱

有効利用

＋

＋

具体的な方策・施策

・食糧の自給率向上

・自給自足経済システムの確立

迷惑施設に対する言葉であるNIMBY(Not In My Back Yard)に

対して、EIMY(Everything In My Yard)

・工業立国から農業立国・環境立国へ

・少子化を前提にした施策

年金に対する基本的考えを相互扶助から自己責任に変更

地域の需要をまず考え、その地域で利用可能な自然エネル

ギー

はその地域で消費することを基本とし、不足の場合はナショナ

ルグリッド等により外部から移入し、余剰の場合は外部に供給

これからの文明のキーワード

１．経済成長が「ゼロ成長」

２．技術と資源および環境との「バランス」

社会と経済のバランス

政府の統制と市場とのバランス

物質生活と精神的生活とのバランス

要するに

・20世紀の大量生産・大量消費との決別

・新しい価値観・倫理観の確立

・ゼロ成長社会では、政府の役割がより重要になる。

変える必要があるのは経済ではなく政治である。

・現在の人類が抱える問題を解決するための一つの大

きなレバーはない。一人一人の意識という小さなレ

バー

の積み重ねによっ初めてこれらの問題は解決への道

が開かれる。

・滅亡の危機に瀕しているのは地球ではなく人類である。

・今から基本戦略を考え実施しないと手遅れになる。