2026/01/15 更新

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イシズ ケイイチ
石須 慶一
ISHIZU KEIICHI
所属
工学研究院 地球資源システム工学部門 助教
工学部 地球資源システム工学科(併任)
工学府 共同資源工学専攻(併任)
職名
助教

研究分野

  • エネルギー / 地球資源工学、エネルギー学

学位

  • 博士(工学) ( 2020年3月 )

経歴

  • 九州大学 大学院工学研究院 助教 

    2024年12月 - 現在

  • 兵庫県立大学 大学院 理学研究科 助教 

    2022年4月 - 2024年12月

  • 国立研究開発法人海洋研究開発機構  招聘研究員 

    2022年4月 - 2024年11月

  • 国立研究開発法人海洋研究開発機構 海洋機能利用部門 臨時研究補助員 

    2021年10月 - 2022年3月

  • 東京工業大学 理学院 研究員 

    2020年4月 - 2022年3月

学歴

  • 京都大学    

    2017年4月 - 2020年3月

研究テーマ・研究キーワード

  • 研究テーマ: 比抵抗

    研究キーワード: 比抵抗

    研究期間: 2024年

  • 研究テーマ: 電磁探査

    研究キーワード: 電磁探査

    研究期間: 2024年

  • 研究テーマ: 逆解析

    研究キーワード: 逆解析

    研究期間: 2024年

受賞

  • SGEPSS-地球電磁気・地球惑星圏学会 大林奨励賞

    2025年11月   「自然・制御信号を用いた電磁探査の高度化と火山研究および資源開発への適用」

  • Top Downloaded Article

    2024年3月   AGU   Estimation of Spatial Distribution and Fluid Fraction of a Potential Supercritical Geothermal Reservoir by Magnetotelluric Data: A Case Study From Yuzawa Geothermal Field, NE Japan

論文

  • Detailed resistivity structure by high-density AMT surveys in the geothermal area: A case study near Unzen volcanoes, Japan

    Yamashita, N; Goto, TN; Ishizu, K; Umakoshi, K; Sasaki, H

    JOURNAL OF VOLCANOLOGY AND GEOTHERMAL RESEARCH   469   2026年1月   ISSN:0377-0273 eISSN:1872-6097

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    出版者・発行元:Journal of Volcanology and Geothermal Research  

    Hydrothermal fluids are well known to circulate through fracture zones (e.g., faults) in geothermal areas. Impermeable clay layers can play a role of caprock, retaining geothermal reservoirs underneath. Hydrothermal alteration layers are known to include clay minerals and to have lower hydraulic permeability and higher electrical conductivity than the surrounding rocks. The magnetotelluric (MT) method of geophysical exploration can estimate the resistivity structure below the surface. Therefore, MT method can reveal relations among hydrothermal fluid circulation, impermeable clay layers, and faults. Nevertheless, because of sparseness of observation sites and the resulting low spatial resolution, earlier studies using the MT method have rarely revealed such detailed relations. For this study, high-density audio-frequency MT (AMT) soundings were conducted at 83 sites in the Unzen hot spring area, Japan, with site spacing of approximately 50–150 m to estimate details of the three-dimensional (3-D) resistivity structure near the surface (shallower than 1 km). Consequently, the distribution of conductive bodies was clearly identified in the shallow subsurface. Some conductive bodies are exposed on the surface, where hot springs and fumaroles are distributed. The conductive bodies are regarded as representing hydrothermal alteration layers. However, no shallow conductive body was found on the north side of an active fault (Oshidori-no-ike fault; OF). This feature suggests sharp variation of subsurface temperatures at OF, possibly because of recharging of meteoric water along OF. We conclude that high-density 3-D AMT surveys can reveal shallow subsurface geothermal systems.

    DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2025.108466

    Web of Science

    Scopus

  • Reliable and Practical Inverse Modeling of Natural‐State Geothermal Systems Using Physics‐Informed Neural Networks: Three‐Dimensional Model Construction and Assimilation With Magnetotelluric Data

    K. Ishitsuka, K. Ishizu, N. Watanabe, Y. Yamaya, A. Suzuki, T. Bandai, Y. Ohta, T. Mogi, H. Asanuma, T. Kajiwara, T. Sugimoto

    Journal of Geophysical Research: Machine Learning and Computation   2025年9月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1029/2025JH000683

  • Inversion algorithm determining sharp boundaries in electrical resistivity tomography 査読

    Ishizu, K; Goto, TN; Fukahata, Y; Koike, K; Vachiratienchai, C; Siripunvaraporn, W

    GEOPHYSICS   90 ( 3 )   1 - 46   2025年2月   ISSN:0016-8033 eISSN:1942-2156

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Geophysics  

    Blurred resistivity boundaries resulting from smoothness-regularized inversions of electrical resistivity tomography (ERT) data can lead to inaccurate interpretations of sharp boundary structures. To address this issue, various ERT inversion algorithms have introduced localized adjustments (localized discontinuities) in the regularization operator at positions where sharp boundaries are anticipated. Current approaches rely on prior information about sharp boundary locations, obtained from complementary geophysical, geologic, and drilling data, to determine the positions and weights for these regularization adjustments. However, such prior information is frequently insufficient, limiting the application of localized regularization adjustments. Accordingly, we develop a sharp boundary inversion (SBI) algorithm using the Akaike Bayesian information criterion (ABIC) that determines the optimal positions and weights for localized regularization adjustments by testing various configurations and selecting the one that minimizes ABIC. A synthetic modeling study demonstrates that the SBI algorithm correctly delineated the sharp boundaries of a conductor. Its application to field data demonstrates that it delineated the sharp boundaries of a utility tunnel, and the size and horizontal position of the recovered tunnel were consistent with the estimated dimensions from the blueprint. As it does not rely heavily on prior information, the SBI algorithm can be applied to a wide range of geophysical survey data, even when prior knowledge of sharp boundary locations is limited.

    DOI: 10.1190/geo2024-0385.1

    Web of Science

    Scopus

  • インフェルノ火口湖におけるEM-ACROSS法連続観測により推定される蒸気層変動

    北岡 紀広, 小川 康雄, Caldwell Grant, Kirkby Alison, 石須 慶一, 南 拓人

    Conductivity Anomaly 研究会論文集   2025 ( 0 )   52 - 53   2025年   eISSN:27593231

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Conductivity Anomaly 研究グループ  

    <p>Phreatic eruptions are primarily driven by vapor layers, making the detection of changes in these layers essential for volcanic disaster prevention. Inferno Crater Lake in New Zealand, characterized by its periodic 38-day fluctuations in water level and temperature, is hypothesized to experience vapor layer variations that contribute to these phenomena. To investigate this, a six-month observation campaign was conducted in 2023 using the EM ACROSS method, a geophysical technique sensitive to high-resistivity layers. This method involved continuous transmission of artificial electromagnetic signals, allowing precise monitoring of subsurface resistivity structures. By focusing on frequencies near the transmission frequency, errors in electric field and current measurements were evaluated, enabling observations with a time resolution of one hour. Variations in the amplitude and phase of the apparent resistivity tensor were found to correlate strongly with fluctuations in the lake's water level. However, significant phase variations were not observed below 46.95 Hz, and the phase tensor was undetectable in this frequency range. Resistivity fluctuations at these lower frequencies were attributed to changes at depths of approximately 300 m, suggesting that the sensitivity of the method decreases with depth. To further interpret the observed resistivity changes, a 3-D finite element method was employed to model the subsurface resistivity structure. The results indicate that a vapor layer expanding to a thickness of 180–240 m and rising to 60 m below the surface during high water levels provided the best explanation for the observed phase tensor variations. This finding aligns with previous resistivity surveys that identified a resistivity-altered zone near the lake, although the EM-ACROSS method demonstrated greater sensitivity to deeper regions. These results highlight the potential of the EM-ACROSS method as a highly sensitive tool for monitoring vapor layer dynamics, which are critical to understanding and forecasting phreatic eruption processes. The method’s ability i to provide high-resolution temporal and spatial data makes it particularly valuable for observing phreatomagmatic systems, offering new insights into subsurface resistivity changes and their relationship with surface-level phenomena. Future applications of this method could significantly enhance volcanic monitoring efforts and improve predictive capabilities for eruption-related hazards.</p>

    DOI: 10.60410/pcaw.2025.0_52

    CiNii Research

  • Controlled-source electromagnetic survey in a volcanic area: relationship between stacking time and signal-to-noise ratio and comparison with magnetotelluric data 査読

    Ishizu, K; Ogawa, Y; Tseng, KH; Kunitomo, T; Kitaoka, N; Caldwell, G; Minami, T; Serita, S; Ichihara, H; Bertrand, EA; Heise, W

    GEOPHYSICAL JOURNAL INTERNATIONAL   240 ( 2 )   1107 - 1121   2024年12月   ISSN:0956-540X eISSN:1365-246X

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Geophysical Journal International  

    Although controlled-source electromagnetic (CSEM) methods have higher sensitivity to thin resistive bodies than the magnetotelluric (MT) method, their delineation by the inversion requires CSEM data with high signal-to-noise ratio (SNR). This study aims to enhance the SNR of CSEM data by increasing the number of stacks. To efficiently stack long-term data, we use an EM-accurately controlled, routinely operated signal system (ACROSS), which can transmit accurately controlled waveforms by synchronizing the transmitting waveforms with a 10 MHz Global Positioning System signal. We conducted a CSEM survey using the EM-ACROSS in the Kusatsu-Shirane Volcano to demonstrate that the SNR can be improved by extensive observation data and the CSEM inversion can delineate hydrothermal systems, including resistive bodies of vapour-rich reservoirs. Our EM-ACROSS simultaneously transmitted waveforms from two dipoles during a 192-h of the survey; five-component receivers located 4-6 km away from the transmitter captured EM-ACROSS signals ranging between 146 and 192 h. By stacking extensive observation data using a weighted method, the CSEM responses show minimal error levels, with standard errors <2 per cent for most frequencies. The SNR roughly followed the square root of the stacking times. 3-D inversion of the collected CSEM data delineated a relatively resistive body, interpreted as a vapour-dominated reservoir below a cap-rock layer, while the MT inversion failed to recover the same. This highlights the ability of an EM-ACROSS-based CSEM survey to delineate hydrothermal systems including vapour-dominated reservoirs, and provides a compelling rationale for establishing CSEM as a standard methodology in hydrothermal imaging. Furthermore, this study suggests that the enhanced imaging capabilities of CSEM data can be further improved when integrated with MT data.

    DOI: 10.1093/gji/ggae431

    Web of Science

    Scopus

    その他リンク: https://academic.oup.com/gji/article-pdf/240/2/1107/60941170/ggae431.pdf

  • Electrical resistivity tomography combined with seismic data estimates heterogeneous distribution of near-seafloor concentrated gas hydrates within gas chimneys 査読

    Keiichi Ishizu, Ayako Oda, Tada-nori Goto, Takafumi Kasaya, Toshiki Watanabe, Hideaki Machiyama

    Scientific Reports   14 ( 1 )   2024年7月   eISSN:2045-2322

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Scientific Reports  

    Near-seafloor concentrated gas hydrates (GHs) containing large amounts of methane have been identified at various gas chimney sites. Although understanding the spatial distribution of GHs is fundamental for assessing their dissociation impact on aggravating global warming and resource potential, the spatial distribution of GHs within gas chimneys remains unclear. Here, we estimate the subseafloor distribution of GHs at a gas chimney site in the Japan Sea using marine electrical resistivity tomography data. The resulting two-dimensional subseafloor resistivity structure shows high anomalies (10–100 Ωm) within seismically inferred gas chimneys. As the resistivity anomalies are aligned with high amplitude seismic reflections and core positions recovering GHs, we interpret the resistivity anomalies are near-seafloor concentrated GH deposits. We also detect various distribution patterns of the high resistivity anomalies including 100-m wide and 40-m thick anomaly near the seafloor and 500-m wide anomaly buried 50 m below the seafloor, suggesting that GHs are heterogeneously distributed. Therefore, considering such heterogeneous GH distribution within gas chimneys is critical for in-depth assessments of GH environmental impacts and energy resources.

    DOI: 10.1038/s41598-024-65817-4

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41598-024-65817-4

  • A marine controlled-source electromagnetic application using towed and seafloor-based receivers capable of mapping seafloor and embedded massive sulfides 査読

    Keiichi Ishizu, Takafumi Kasaya, Tada-Nori Goto, Katsuaki Koike, Weerachai Siripunvaraporn, Hisanori Iwamoto, Yoshifumi Kawada, Jun-Ichiro Ishibashi

    Geophysics   89 ( 3 )   E87 - E99   2024年4月   ISSN:0016-8033 eISSN:1942-2156

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Geophysics  

    Deep-sea massive sulfide deposits formed by hydrothermal fluid circulation are potential metal resources. They can exist not only as mound manifestations on the seafloor (seafloor massive sulfides) but also as embedded anomalies buried beneath the seafloor (embedded massive sulfides). The distribution of embedded massive sulfides is largely unknown, despite their expected high economic value. Recent drilling surveys have revealed a complex model suggesting embedded massive sulfides coexist beneath seafloor massive sulfides. In the coexisting case, geophysical methods are required to distinguish and map both seafloor and embedded massive sulfides for accurate resource estimation. Marine controlled-source electromagnetic (CSEM) methods are useful for mapping massive sulfides as they exhibit higher electrical conductivity compared to the surrounding host rock. However, CSEM applications capable of distinguishing and mapping both massive sulfides are lacking. We employ a towed electric dipole transmitter with two types of receivers: stationary ocean bottom electric (OBE) and short-offset towed receivers. This combination utilizes differences in sensitivity: the towed receiver data are sensitive to seafloor massive sulfides and the stationary OBE receiver data are sensitive to embedded massive sulfides. Our synthetic data example demonstrates that the combined inversion of towed and OBE data can recover resistivities and positions of both massive sulfides more accurately than the existing inversion methods using individual applications. We perform the combined inversion of measured CSEM data obtained from the middle Okinawa Trough. The inversion models demonstrate that a combined inversion can map the location and shape of embedded massive sulfides identified during drilling more accurately than the inversion of individual datasets.

    DOI: 10.1190/geo2023-0389.1

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  • A cost-effective three-dimensional marine controlled-source electromagnetic survey: Exploring seafloor massive sulfides 査読

    Keiichi Ishizu, Weerachai Siripunvaraporn, Tada-nori Goto, Katsuaki Koike, Takafumi Kasaya, Hisanori Iwamoto

    Geophysics   87 ( 4 )   E219 - E241   2022年7月   ISSN:0016-8033 eISSN:1942-2156

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Geophysics  

    Three-dimensional (3D) marine controlled-source electromagnetic (CSEM) surveys for mapping hydrocarbons use dozens of ocean-bottom electric (OBE) receivers deployed in a grid pattern and several transmitter towlines. This study considers seafloor massive sulfides (SMS) exploration and the horizontal survey scale of SMS is a few kilometers, which is small compared to hydrocarbon surveys of tens of kilometers. If we apply a 3D CSEM survey using a receiver deployment on grids to map SMS, high survey costs will be incurred despite the small survey size. We newly propose a cost-effective 3D marine CSEM survey that uses fewer receivers than the survey with a receiver deployment on grids to reduce survey costs for SMS. This proposed CSEM survey uses a line of OBE receivers in the center of the survey area and several transmitter towlines. Numerical tests demonstrate that the proposed survey (7 OBE receivers) using 80% fewer receivers than the survey with a receiver deployment on grids (35 OBE receivers) is able to accurately map SMS, obtaining a similar performance to that of the receiver deployment on grids. Then, we explored SMS in the Ieyama hydrothermal area off Okinawa, southwest Japan, using the proposed 3D CSEM survey with a line of six OBE receivers and three transmitter towlines. The resulting 3D resistivity distribution from the observed data highlights three potential SMS zones consisting of 0.2 ohm-m low resistivity embedded into 1 ohm-m sediment.

    DOI: 10.1190/geo2021-0328.1

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  • 3-D resistivity imaging of the supercritical geothermal system in the Sengan geothermal region, NE Japan

    Yamaya Y., Suzuki Y., Murata Y., Okamoto K., Watanabe N., Asanuma H., Hase H., Ogawa Y., Mogi T., Ishizu K., Uchida T.

    Geothermics   103   2022年7月   ISSN:03756505

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    出版者・発行元:Geothermics  

    A wideband magnetotelluric survey was performed in the Sengan geothermal region of northeastern Japan. A conductor with resistivity of < 30 Ωm was found at an elevation of -1.8 km in the Quaternary Kakkonda granite. Microseismic activity was not observed in the conductor, suggesting a ductile zone with temperatures exceeding 370 °C. Under these conditions, H<inf>2</inf>O-NaCl fluids can exist as two-phase or single-phase types. The permeability of the upper reservoir surface is between 3.0E-17 and 5.0E-15 m<sup>2</sup>, indicative of an exploitable supercritical geothermal reservoir. Our results indicate that this is originated by heat and fluid supply system from magma.

    DOI: 10.1016/j.geothermics.2022.102412

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  • Estimation of Spatial Distribution and Fluid Fraction of a Potential Supercritical Geothermal Reservoir by Magnetotelluric Data: A Case Study From Yuzawa Geothermal Field, NE Japan 査読

    Keiichi Ishizu and Yasuo Ogawa and Keishi Nunohara and Noriyoshi Tsuchiya and Masahiro Ichiki and Hideaki Hase and Wataru Kanda and Shinya Sakanaka and Yoshimori Honkura and Yuta Hino and Kaori Seki and Kuo Hsuan Tseng and Yusuke Yamaya and Toru Mogi

    Journal of Geophysical Research: Solid Earth   127 ( 2 )   2022年2月   ISSN:2169-9313 eISSN:2169-9356

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Geophysical Union ({AGU})  

    Fluids within the Earth's crust may exist under supercritical conditions (i.e., >374°C and >22.1 MPa for pure water). Supercritical geothermal reservoirs at depths of 2–10 km below the surface in northeastern (NE) Japan mainly consist of magmatic fluids that exsolved from the melt during the course of fractional crystallization. Supercritical geothermal reservoirs have received attention as next-generation geothermal resources because they can offer significantly more energy than that obtained from conventional geothermal reservoirs found at temperatures <350°C. However, the spatial distribution and fluid fraction of supercritical geothermal reservoirs, which are required for their resource assessment, are poorly understood. Here, the magnetotelluric (MT) method with electrical resistivity imaging is used in the Yuzawa geothermal field, NE Japan, to collect data on the fluid fraction and spatial distribution of a supercritical geothermal reservoir. The collected MT data reveal a potential supercritical geothermal reservoir (>400°C) with dimensions of 3 km (width) × 5 km (length) at a depth of 2.5–6.0 km below the surface. The estimated fluid fraction of the reservoir is 0.1%–4.2% with salinity values of 5–10 wt%. The melt is also imaged below the reservoir, and based on the resistivity model; we develop a mechanism for the evolution of the supercritical geothermal reservoir, wherein upwelling supercritical fluids supplied from the melt are trapped under less permeable silica sealing and accumulate there.

    添付ファイル: JGR Solid Earth - 2022 - Ishizu - Estimation of Spatial Distribution and Fluid Fraction of a Potential Supercritical.pdf

    DOI: 10.1029/2021JB022911

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    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1029/2021JB022911

  • Offshore-onshore resistivity imaging of freshwater using a controlled-source electromagnetic method: A feasibility study

    Keiichi Ishizu, Yasuo Ogawa

    Geophysics   2021年11月

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    担当区分:筆頭著者  

    DOI: 10.1190/geo2020-0906.1

    リポジトリ公開URL: https://hdl.handle.net/2324/7344024

  • Ability of the magnetotelluric method to image a deep conductor: Exploration of a supercritical geothermal system

    Keiichi Ishizu, Yasuo Ogawa, Toru Mogi, Yusuke Yamaya, Toshihiro Uchida

    2021年7月

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講演・口頭発表等

  • 3D inversion of onshore controlled source electromagnetic data in the Kusatsu-Shirane Volcano

    Keiichi Ishizu, Yasuo Ogawa, Kuo Hsuan Tseng, Takahiro Kunitomo, Norihiro Kitaoka, Grant Caldwell, Takuto Minami, Sohei Serita, Hiroshi Ichihara, Ted Bertrand, Wiebke Heise

    3DEM7  2023年11月 

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    開催年月日: 2023年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  • MT法による鬼首地域の超臨界地熱貯留層の調査

    石須慶一, 小川康雄, 吹野浩美, 市來雅啓

    日本地熱学会令和4年学術講演会  2022年11月 

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    開催年月日: 2022年11月

    会議種別:ポスター発表  

  • Controlled-source electromagnetic survey for investigating Kusatsu-Shirane volcano, Japan

    Ishizu, K., Ogawa, Y., Kitaoka, N., Tseng, K.H., Serita, S., Minami, T., Ichihara, H., Kunitomo, T., Caldwell, G., Bertrand, E.A., Heise

    EMIW 2024  2024年9月 

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    会議種別:ポスター発表  

  • Application of EM-ACROSS to investigate underground structures of the Kusatsu-Shirane Volcano, Japan

    石須 慶一, 小川 康雄, Tseng Kuo Hsua, 芹田 創平, 國友 孝洋, 南 拓人, 市原 寛, Caldwell Grant, Heise Wiebke, Bertrand Ted

    Japan Geoscience Union Meeting 2023  2023年5月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  • Effective towed receiver offsets for controlled-source electromagnetic survey for imaging both seafloor and embedded massive sulfides, Japan

    Ishizu, K., Kasaya, T., Goto, T. N., Koike, K., Siripunvaraporn, W., Iwamoto, H., Ishibashi, J. I.

    EMIW 2024  2024年9月 

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    会議種別:ポスター発表  

  • 電気・電磁探査による海底熱水鉱床の分布調査 招待

    石須慶一

    海底資源探査分野・若手研究者シンポジウム  2022年8月 

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    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  • 海底電気探査による日本海東縁部の表層型ガスハイドレート分布の可視化

    小田彩湖, 石須慶一, 後藤忠徳, 笠谷貴史

    物理探査学会第148回学術講演会  2023年5月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  • 海底設置型および曳航型受信機で得られたCSEMデータ統合による海底熱水鉱床イメージング

    石須慶一, 笠谷貴史, 後藤忠徳, 小池克明, シリポンバラポンウィラシャイ, 岩本久則, 川田佳史

    2022年度CA研究会  2022年12月 

  • 曳航・海底受信機で測定されたCSEM データの統合逆解析による 海底熱水鉱床の比抵抗イメージング向上

    石須慶一, 笠谷貴史, 後藤忠徳, 小池克明, シリポンバラポンウィラシャイ, 岩本久則

    第33回日本情報地質学会講演会  2022年6月 

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    会議種別:口頭発表(一般)  

  • 地下比抵抗構造の逆解析法とその事例

    石須慶一

    地球電磁気・地球惑星圏学会「地磁気誘導電流(GIC)分科会」  2023年3月 

  • マウンド型・埋没型鉱床の両方をマッピング可能な海洋電磁探査法の開発

    石須慶一, 笠谷貴史, 後藤忠徳, 小池克明, Weerachai Siripunvaraporn, 岩本久則, 川田 佳史, 石橋 純一郎

    GEOINFORUM-2023  2023年6月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  • Three-dimensional resistivity imaging of supercritical geothermal reservoir in Onikobe area, Japan

    Keiichi Ishizu, Yasuo Ogawa, Hiromi Fukino, Masahiro Ichiki

    Water-Rock Interaction(WRI-17)  2023年8月 

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    記述言語:英語  

  • Resistivity imaging of coastal freshwater: A feasibility study

    Keiichi Ishizu, Ogawa Yasuo

    International Workshop on Offshore Freshened Groundwater Research  2022年6月 

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    会議種別:口頭発表(一般)  

  • MT法による超臨界地熱貯留層の調査

    石須 慶一, 小川 康雄, 布原 啓史, 土屋 範芳, 市來 雅啓, 長谷 英彰, 神田 径, 坂中 伸也, 本蔵 義守, 日野 裕太, 関 香織, Tseng Kuo, 山谷 祐介, 茂木 透

    Japan Geoscience Union Meeting 2022  2022年5月 

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    会議種別:口頭発表(一般)  

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所属学協会

  • 地球電磁気・地球惑星圏学会

  • 地熱学会

  • SEG

  • JPGU

  • AGU

  • 物理探査学会

  • 資源素材学会

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委員歴

  • 資源・素材学会   探査工学部門委員会  

    2024年4月 - 現在   

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    団体区分:学協会

  • 物理探査学会   論文業績賞審査会  

    2023年11月 - 現在   

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    団体区分:学協会

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • マグマ生成からの一連のプロセスに基づく熱水鉱床の生成・形成機構解明と潜在鉱床予測

    研究課題/領域番号:25K01714  2025年4月 - 2029年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    小池 克明, 柏谷 公希, 久保 大樹, 石須 慶一

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    資金種別:科研費

    「金属資源が地下のどこに,どのように,どれほどあるのか? なぜそこにあるのか?」という資源の存在場所,形態,量,成因を明らかにすることが地球資源学分野での重要課題の一つである。その解決には鉱床生成・形成の場,品位の分布形態,鉱床生成プロセスに関する深い理解,高精度な地下構造モデリング,シミュレーションによる合理的な鉱床生成の再現が不可欠となる。この3点に取り組むのが本研究であり,プレートの沈み込み帯である日本,チリ,インドネシア,中国での熱水鉱床を対象とし,品位分布解析,多くの鉱石試料と鉱床生成に関連した花崗岩類試料の鉱物・化学組成分析,マグマから鉱床までの統合熱水シミュレーションを行う。

    CiNii Research

  • シャープな比抵抗境界を再現可能な電磁探査逆解析法の開発

    研究課題/領域番号:25K17491  2025年4月 - 2027年3月

    科学研究費助成事業  若手研究

    石須 慶一

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    資金種別:科研費

    比抵抗は、断層、金属資源、流体に敏感な物性値のため、地下比抵抗分布を非破壊で推定できる電磁探査は地球科学分野で用いられてきた。電磁探査データから地下比抵抗構造を推定するためには、取得データを逆解析する必要がある。しかし、従来の逆解析法では、シャープな比抵抗境界の再現は難しく、断層や金属資源などの探査精度が低いという課題があった。そこで、本研究では、シャープな比抵抗境界を再現できる新たな電磁探査データ逆解析法を開発することで、本課題を解決する。

    CiNii Research

  • 地表および空中電磁探査による予測困難な水蒸気噴火の切迫度評価

    研究課題/領域番号:23K17803  2023年6月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    小川 康雄, 石須 慶一, 寺田 暁彦

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    資金種別:科研費

    水蒸気爆発は規模の小さな現象ではあるが、その切迫度を予測することが困難である。本研究では比抵抗に注目し、人工的な電流源を用いた電磁探査により、水蒸気層を高比抵抗体として、直接検出することを目指す。実際には、人工電磁探査システムを草津白根火山の火口近傍に展開し、水蒸気層のモニタリングを行う。さらに、受信装置としてドローンを活用し、広い範囲の水蒸気層をマッピングするシステムを構築する。地上及び空中での電磁測定によって、水蒸気層の分布とその時間変動とを捉えることで、水蒸気噴火の切迫度を捉え、社会に発信することを目指す。
    火山の浅部で発生する水蒸気噴火は、規模が小さい現象であるが、その切迫度を予知することが困難である。本研究では、水蒸気を高比抵抗体として人工電磁探査で直接検出し、さらにその時間変動を検出することを目指す。昨年度に引き続き、水蒸気噴火で知られる草津白根火山の湯釜火口をターゲットとした人工電磁探査システムによるモニター観測を継続した。送信源は、湯釜火口の5km南方の地点に南北0.5km東西1km長の電流ダイポールである。送信信号は、ほぼ対数等間隔になるような離散的な8周波数からなるサイン波を合成している。受信機は広帯域電磁場受信機で、8台を湯釜火口周辺に展開している。送信信号が離散的な周波数からなるため、人工信号送信中でもバックグラウンドの自然電磁場の解析からマグネトテッルリック法の応答を取得できることを確認した。人工電磁探査データの3次元インバージョンと、従来から行われているMT法の3次元インバージョンを比較し、人工電磁探査では、蒸気相による高比抵抗異常体が明瞭に解析できることがわかった。また、電磁モニター観測から、年スケールの電磁応答の経年変動が有意に計測できることを確認し、経年変動の解析方法について検討を開始した。
    また、広い範囲の水蒸気層と粘土によるキャップ構造を迅速にマッピングすることを目指したドローンによる空中磁場観測システムの開発を継続した。ドローンに搭載する軽量の鉛直成分コイルの改良とテスト測定を実施した。
    湯釜火口から4km離れた石津硫黄鉱山跡地から電流を送信し、湯釜火口周辺に設置する8台の電磁場受信機によって、2024年5月から10月の間、電磁探査モニタリングデータを取得した。観測は2020年から毎年行ってきた。まずは、時間変動の初期モデルとする3次元比抵抗構造を2020年のデータを用いて推定した。これまでMT法では検出できなかった蒸気卓越熱水の空間分布を明らかにできた。さらに、2020年と2021年に取得してきたデータの電磁場レスポンスから、経年変動が有意に検出できたことがわかった。
    火山地域の地下比抵抗構造を推定するためにドローンを用いた電磁探査システムを開発している。このドローン電磁探査システムは、人間のアクセスが難しい所 をカバーできるところに利点があり、低コスト・高空間解像度で火山体の広域をマッピングできる探査手法となる。昨年度に引き続き、ドローンに搭載する受信機を自作した。この受信機は、コイルを用い、空中で鉛直方向磁場成分 を1000Hzまたは10000Hzで測定することを目標としている。40芯のフラットケーブルを加工し、直径90cmの空芯コイルを自作した。まず、この受信機をドローンに搭載し飛行する実験を、実際に河川敷で行い、商用電源周波数の信号を明確に捉えることを確認した。コイルとドローンを結ぶ10mのケーブルをドローンから約7mの地点で束ねて支点を作成することで、ドローン飛行中に受信コイルの姿勢を安定に保つことが可能となった。
    草津白根火山の人工電磁探査データについて、3次元比抵抗構造構造の経年変動解析に向けた4次元構造解析のスキームを開発する。特に、擬像を抑えつつ、比抵抗構造の時間変動を可視化することが重要である。
    ドローンによる探査システムについては、人工信号の取得とデータ処理法の改良を進める。また、ドローンの鉛直磁場変動と、同時に取得する地表での磁場変動成分との間の変換関数を用いた地下探査の可能性も追求する。

  • 水蒸気噴火発生の危険性がある地下発見のためのドローン空中電磁探査法開発

    研究課題/領域番号:22K14104  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  若手研究

    石須 慶一

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    資金種別:科研費

    水蒸気噴火の発生場予知には,火山地下の熱水・粘土層・熱源の空間分布およびその空間分布の時間変化を把握する必要がある。火山地下を調査する手法として,電磁探査が広く用いられている。火山地域にはアクセスが難しく人間が受信機を設置できない場所が多く存在するため,アクセスの影響を受けない空中電磁探査法が火山調査に有効である。しかし,既存の空中電磁探査はヘリコプターを用いるため高コストである。そこで,本研究は,受信機にドローンを用いる新たな空中電磁探査法を開発し,低コスト・高解像度で火山地下をマッピングできる技術を確立する。

    CiNii Research

  • 水蒸気噴火予知にむけた精密周波数コム電磁モニタリング技術の国際共同研究

    研究課題/領域番号:21KK0081  2021年10月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

    小川 康雄, 石須 慶一, 南 拓人

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    資金種別:科研費

    水蒸気噴火のトリガーとなる地下の熱水やガスの分布とその変動を捉えることは、既存の地震学的・測地学的な地球物理観測では困難である。一方、比抵抗は熱水やガスの分布に敏感な物理量であるため、電磁場でリモートセンシングすることによって、地下の熱水やガスの分布の時間変動を検知することができる。本研究では、高精度に制御された人工的な周波数コム電磁信号源を用いて、火山体を精密にモニタリングするシステムを用いて、ニュージーランド国ワイマング地熱地域のインフェルノ火口湖において、ニュージーランドの研究者と共同して観測を行い、その熱水系の時間変動を精密に捉える観測を実施する。
    ニュージーランド国ワイマング地熱地域にあるインフェルノ火口湖は平均38日周期で湖面が10m上下し、水温も低水位時の35℃から高水位時の75℃まで変動を示すために、熱水系の変動を捉える実験には適したフィールドである。令和4年度末に送信および受信装置の設置が完成し、インフェルノ火口湖のモニタリング観測を開始し、7ヶ月間にわたり連続的に継続した。令和6年度は、送受信データの解析処理を進めた。送受信信号の仕様については前年度報告書の通りである。
    10観測点において、0.85Hzから322Hzまで対数等間隔でテンソル応答関数を1時間毎に7ヶ月にわたって取得することができた。まず、テンソル応答関数から、直流電気探査法で用いられる比抵抗テンソルを定義し、total field見掛比抵抗を周波数ごとに求めた。total field見掛比抵抗は、全周波数にわたり、湖面の上昇とともに上昇する傾向を示した。火口湖南西の観測点では、湖面の変動に伴い見かけ比抵抗が3%上昇した。これは火口湖の下部にある気液二相層の上面が上昇することと調和的である。次に、応答関数テンソルの実部と虚部の比を取ることによってフェーズテンソルを定義し、火口湖の変動に調和的な0.1radianの有意な変動を89Hz以上で観測できた。このことは深度150-300mで気液二相状態が出現していることを示唆する。
    一方、湖面の上昇だけよって、見かけ上観測される電場強度が増大する可能性もあり得るため、有限要素法を用いた詳細な順モデル計算で検討し、湖面の上昇だけでは観測データに現れる電場強度の増加を説明することはできないことがわかった。
    また受信点における自然電位変動についても検討し、自然電位が降雨量と相関が大きいことがわかった。一方で電磁テンソル応答には、降雨の影響が見られず、降水が地表のごく浅い部分にしか影響していないことがわかった。

  • 人工電磁周波数コム信号による火山の精密モニタリングシステムの構築

    研究課題/領域番号:20H01992  2020年4月 - 2023年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    小川 康雄, 市原 寛, 南 拓人, 石須 慶一

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    資金種別:科研費

    火山の噴火予知研究では、地下のマグマや熱水系の分布を解明し、その時間的な変動を監視する観測が重要である。比抵抗はマグマや熱水や粘土鉱物の分布に敏感な物理量であり、地表での電磁波の観測から、地下の比抵抗分布やその時間変動を検知することができる。地下の比抵抗分布の時間的な変動を精密に監視するには、精密に制御された人工信号を利用する電磁場観測が必須である。本研究では、精密に制御された2系統の信号系列送信し、多数の受信機で常時取得することによって、革新的な精度で火山の3次元地下構造を常時モニターするシステムを開発する。草津白根火山でこの実証実験を行う。
    精密に制御された周波数コム信号を用いた電磁探査観測システムを構築し、その実証実験を草津白根火山で行った。火山の南麓に送信ダイポールを設置し、5km離れた山頂域に電磁受信機を配置した。送信源は、東西および南北方向の2つの電流ダイポールであり、周波数0.02Hzから4.6Hzの範囲で、対数等間隔になるような周波数列からなるサイン波を送信した。ファンクションジェネレータをGPS信号で同期することで、送信信号を長時間に渡って高精度で繰り返し送信できることが可能となった。また、受信信号から、微弱な繰り返し信号成分を取り出すために、ノイズの逆数を重みとして使用したスタッキング法が有効であることがわかった。
    火山噴火予測研究、特に水蒸気噴火の予測のために、流体や蒸気の分布に敏感な比抵抗構造をモニタリングすることは重要である。既存の自然信号を用いる方法では、不安定な信号強度や人工ノイズの混入によって常時モニター観測が困難であった。本研究では、精密に制御された信号を繰り返し送信することによって、小さなパワーの送信源でありながら、革新的な精度で電磁気観測が可能になることを示している。同時に複数の送信源から送信することも可能であり、受信信号からテンソル情報を引き出すことができることもメリットである。この観測手法は、火山活動モニタリングの新たな方法として、今後防災研究にも大きく貢献できる可能性がある。

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担当授業科目

  • サステイナブル環境工学国際人材育成コース科目「防災」

  • 地球工学第一実験

  • 熱力学基礎

他大学・他機関等の客員・兼任・非常勤講師等

  • 2025年  兵庫県立大学 理学部  区分:非常勤講師 

    学期、曜日時限または期間:地学実験

メディア報道

  • 東工大など、超臨界地熱の分布可視化 発電利用拡大に期待 新聞・雑誌

    日刊工業新聞  日刊工業新聞  https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00629848?gnr_footer=0063895  2022年5月

  • 「超臨界水」の地熱、正確に特定 東京工業大と東北大 新聞・雑誌

    日本経済新聞  日本経済新聞  https://www.nikkei.com/article/DGXZQOUC1198L0R10C22A3000000/?n_cid=nbpds_top3  2022年4月

  • 地下深部に広がる「超臨界地熱資源」分布の可視化に成功

    東京工業大学プレスリリース  https://www.titech.ac.jp/news/2022/063247  2022年3月