2013年12月05日08:44
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日本海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAMSTEC）地球深層探查中心（CDEX）的地球深層勘探船“地球號(hào)”于9月13日重新開始對(duì)日本南海海槽進(jìn)行鉆探。這次鉆探將深入到海底地下3600米處，開展地質(zhì)等調(diào)查，其目的在于查明發(fā)生巨大地震的原理。
地球深層探查中心主任東垣說：“科學(xué)家有著強(qiáng)烈的求知欲，渴望了解‘地球的更深處是什么’�！� 攝影：中野和志
但是，“地球號(hào)”是如何鉆探到幾千米深的海底地下？關(guān)于具有世界最高性能的“地球號(hào)”的鉆探方法和研發(fā)經(jīng)歷，記者采訪了統(tǒng)管“地球號(hào)”項(xiàng)目的地球深層探查中心主任東垣，以及該中心策劃調(diào)整室副室長倉本真一。
由美日主導(dǎo)、26國參加的國際共同研究
——綜合國際深海鉆探計(jì)劃（IODP）以2005年7月建成的地球深層勘探船“地球號(hào)”為主力船正在進(jìn)行。這究竟是怎樣一個(gè)項(xiàng)目？
東垣中心長（以下簡稱：東）：這項(xiàng)計(jì)劃的最大特點(diǎn)在于這是由26個(gè)國家參加的國際共同研究。在海洋國際共同研究中，規(guī)模應(yīng)該是首屈一指。
最初的10年計(jì)劃于2003年開始，在此之前的國際共同研究一直是以美國為主導(dǎo)。從2003年開始，美日兩國成為計(jì)劃的主導(dǎo)。日本恐怕是第一次主導(dǎo)這一領(lǐng)域的大型國際項(xiàng)目。
日本提供“地球號(hào)”，美國提供規(guī)模略小的鉆井船，歐洲則提供適用于鉆井船無法進(jìn)入的冰蓋和淺海區(qū)域的船舶。海洋占據(jù)著地球面積的70％以上，現(xiàn)在，共同研究計(jì)劃已經(jīng)具備了能夠到任何場所進(jìn)行鉆探的體制。
其中，“地球號(hào)”承擔(dān)的任務(wù)是深入鉆探海底地下。
在2003年之前的國際共同研究時(shí)代，美國的船舶最多只能鉆探到海底地下2公里。這樣的鉆探能力到達(dá)不了地球的地幔。但科學(xué)家有著強(qiáng)烈的求知欲，渴望了解“地球的更深處是什么”。
因?yàn)樾枰芰Ω鼮閺?qiáng)大的船舶，所以日本才提供了“地球號(hào)”。
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| 地球深層勘探船“地球號(hào)”建造于2005年7月。全長210米，最大乘員數(shù)200人。在人類歷史上首次挑戰(zhàn)巨震震源和地幔的大深度鉆探。 提供 JAMSTEC |
直接鉆探巨震的震源進(jìn)行調(diào)查
——您說美國的勘探船只能鉆探到海底地下2公里，當(dāng)時(shí)研究的目的是什么？
東：當(dāng)時(shí)，鉆探到海底地下2公里當(dāng)然有著重大意義。比方說，通過分析樣品，可以了解到幾萬年前、幾十萬年前地球的氣候，雖然這在今天早已成為常識(shí)。
海底的沉積物中其實(shí)像古籍一樣，保留著許許多多的“記錄”。通過從各個(gè)地方收集這樣的記錄，按照相同的時(shí)代進(jìn)行比對(duì)，就能知道太平洋與大西洋在某個(gè)時(shí)期的氣候是怎樣的情況。
——“地球號(hào)”能夠鉆探到地下10公里（1萬米），到達(dá)地幔。大地震震源研究將會(huì)因此得到進(jìn)一步發(fā)展，因而備受期待吧。
東：里氏（M）9級(jí)巨震只發(fā)生在海底。要想對(duì)此有所了解，就需要深入鉆探海底地下，實(shí)際進(jìn)行調(diào)查。
南海海槽每100年～200年必定會(huì)發(fā)生1次巨震。雖然陸地上也有相關(guān)記錄，但海底保存的記錄尚且不為人知。我們認(rèn)為，通過使用“地球號(hào)”了解海底的記錄，將有助于查明發(fā)生地震的原因。
過去的鉆井船無法做到如此深入的調(diào)查。在采用“地球號(hào)”后，實(shí)現(xiàn)了向海底地下深入鉆探。而且，通過在鉆孔中安裝多種檢測裝置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集和分析。
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| 鉆探巨震震源的示意圖。鉆探海底地下7000米即可達(dá)到地幔。 提供 JAMSTEC |
最高水準(zhǔn)的“立管鉆探系統(tǒng)”
——“地球號(hào)”的鉆探系統(tǒng)采用的是什么原理？
東：“地球號(hào)”是長210米、寬38米的大型船舶。正中豎立著塔架，以船底為基準(zhǔn)測量，其高度為130米。
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| “地球號(hào)”的船體結(jié)構(gòu)示意圖。 提供 JAMSTEC |
船底有孔，多根鉆桿連接在一起探向海底。
鉆桿的前端安裝著鉆頭（鉆刃），可以從多種形狀和材質(zhì)的鉆頭中選擇。旋轉(zhuǎn)鉆頭進(jìn)行鉆探。是最為簡單的方式。
其實(shí)，這種使用鉆桿的鉆探方式是美國船舶曾經(jīng)采用的方式。這種方式曾經(jīng)創(chuàng)下過深入海底地下2111米的世界紀(jì)錄。
鉆探海底的鉆頭（左）按照鉆探地點(diǎn)區(qū)別使用�！暗厍蛱�(hào)”使用的鉆桿（右）1根長9.5米。隨時(shí)配備1000根以上，可抵達(dá)約1萬米的地下。 提供 JAMSTEC
為了進(jìn)一步增加鉆探深度，“地球號(hào)”采用了“立管鉆探系統(tǒng)”。這并不是我們的首創(chuàng)，而是早已在全世界投入使用的石油、天然氣鉆探系統(tǒng)�！暗厍蛱�(hào)”采用的是最高水平的系統(tǒng)。(作者：長坂邦宏, 日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）
