【「地球號」的秘密】(1)鑽入海底一萬米!

2020-12-05 人民網

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日本海洋研究開發機構（JAMSTEC）地球深層探查中心（CDEX）的地球深層勘探船「地球號」於9月13日重新開始對日本南海海槽進行鑽探。這次鑽探將深入到海底地下3600米處，開展地質等調查，其目的在於查明發生巨大地震的原理。

地球深層探查中心主任東垣說：「科學家有著強烈的求知慾，渴望了解『地球的更深處是什麼』。」 攝影：中野和志

但是，「地球號」是如何鑽探到幾千米深的海底地下？關於具有世界最高性能的「地球號」的鑽探方法和研發經歷，記者採訪了統管「地球號」項目的地球深層探查中心主任東垣，以及該中心策劃調整室副室長倉本真一。 

由美日主導、26國參加的國際共同研究 

——綜合國際深海鑽探計劃（IODP）以2005年7月建成的地球深層勘探船「地球號」為主力船正在進行。這究竟是怎樣一個項目？ 

東垣中心長（以下簡稱：東）：這項計劃的最大特點在於這是由26個國家參加的國際共同研究。在海洋國際共同研究中，規模應該是首屈一指。 

最初的10年計劃於2003年開始，在此之前的國際共同研究一直是以美國為主導。從2003年開始，美日兩國成為計劃的主導。日本恐怕是第一次主導這一領域的大型國際項目。 

日本提供「地球號」，美國提供規模略小的鑽井船，歐洲則提供適用於鑽井船無法進入的冰蓋和淺海區域的船舶。海洋佔據著地球面積的70％以上，現在，共同研究計劃已經具備了能夠到任何場所進行鑽探的體制。 

其中，「地球號」承擔的任務是深入鑽探海底地下。 

在2003年之前的國際共同研究時代，美國的船舶最多只能鑽探到海底地下2公裡。這樣的鑽探能力到達不了地球的地幔。但科學家有著強烈的求知慾，渴望了解「地球的更深處是什麼」。 

因為需要能力更為強大的船舶，所以日本才提供了「地球號」。 

地球深層勘探船「地球號」建造於2005年7月。全長210米，最大乘員數200人。在人類歷史上首次挑戰巨震震源和地幔的大深度鑽探。 提供 JAMSTEC

直接鑽探巨震的震源進行調查 

——您說美國的勘探船只能鑽探到海底地下2公裡，當時研究的目的是什麼？ 

東：當時，鑽探到海底地下2公裡當然有著重大意義。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。 

海底的沉積物中其實像古籍一樣，保留著許許多多的「記錄」。通過從各個地方收集這樣的記錄，按照相同的時代進行比對，就能知道太平洋與大西洋在某個時期的氣候是怎樣的情況。 

——「地球號」能夠鑽探到地下10公裡（1萬米），到達地幔。大地震震源研究將會因此得到進一步發展，因而備受期待吧。 

東：裡氏（M）9級巨震只發生在海底。要想對此有所了解，就需要深入鑽探海底地下，實際進行調查。 

南海海槽每100年～200年必定會發生1次巨震。雖然陸地上也有相關記錄，但海底保存的記錄尚且不為人知。我們認為，通過使用「地球號」了解海底的記錄，將有助於查明發生地震的原因。 

過去的鑽井船無法做到如此深入的調查。在採用「地球號」後，實現了向海底地下深入鑽探。而且，通過在鑽孔中安裝多種檢測裝置，實現數據收集和分析。 

鑽探巨震震源的示意圖。鑽探海底地下7000米即可達到地幔。 提供 JAMSTEC

最高水準的「立管鑽探系統」 

——「地球號」的鑽探系統採用的是什麼原理？ 

東：「地球號」是長210米、寬38米的大型船舶。正中豎立著塔架，以船底為基準測量，其高度為130米。 

「地球號」的船體結構示意圖。 提供 JAMSTEC

船底有孔，多根鑽杆連接在一起探向海底。 

鑽杆的前端安裝著鑽頭（鑽刃），可以從多種形狀和材質的鑽頭中選擇。旋轉鑽頭進行鑽探。是最為簡單的方式。 

其實，這種使用鑽杆的鑽探方式是美國船舶曾經採用的方式。這種方式曾經創下過深入海底地下2111米的世界紀錄。 

鑽探海底的鑽頭（左）按照鑽探地點區別使用。「地球號」使用的鑽杆（右）1根長9.5米。隨時配備1000根以上，可抵達約1萬米的地下。 提供 JAMSTEC

為了進一步增加鑽探深度，「地球號」採用了「立管鑽探系統」。這並不是我們的首創，而是早已在全世界投入使用的石油、天然氣鑽探系統。「地球號」採用的是最高水平的系統。(作者：長坂邦宏, 日經能源環境網 供稿）

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