2013年12月05日08:44
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日本海洋研究开发机构（JAMSTEC）地球深层探查中心（CDEX）的地球深层勘探船“地球号”于9月13日重新开始对日本南海海槽进行钻探。这次钻探将深入到海底地下3600米处，开展地质等调查，其目的在于查明发生巨大地震的原理。
地球深层探查中心主任东垣说：“科学家有着强烈的求知欲，渴望了解‘地球的更深处是什么’。” 摄影：中野和志
但是，“地球号”是如何钻探到几千米深的海底地下？关于具有世界最高性能的“地球号”的钻探方法和研发经历，记者采访了统管“地球号”项目的地球深层探查中心主任东垣，以及该中心策划调整室副室长仓本真一。
由美日主导、26国参加的国际共同研究
——综合国际深海钻探计划（IODP）以2005年7月建成的地球深层勘探船“地球号”为主力船正在进行。这究竟是怎样一个项目？
东垣中心长（以下简称：东）：这项计划的最大特点在于这是由26个国家参加的国际共同研究。在海洋国际共同研究中，规模应该是首屈一指。
最初的10年计划于2003年开始，在此之前的国际共同研究一直是以美国为主导。从2003年开始，美日两国成为计划的主导。日本恐怕是第一次主导这一领域的大型国际项目。
日本提供“地球号”，美国提供规模略小的钻井船，欧洲则提供适用于钻井船无法进入的冰盖和浅海区域的船舶。海洋占据着地球面积的70％以上，现在，共同研究计划已经具备了能够到任何场所进行钻探的体制。
其中，“地球号”承担的任务是深入钻探海底地下。
在2003年之前的国际共同研究时代，美国的船舶最多只能钻探到海底地下2公里。这样的钻探能力到达不了地球的地幔。但科学家有着强烈的求知欲，渴望了解“地球的更深处是什么”。
因为需要能力更为强大的船舶，所以日本才提供了“地球号”。
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| 地球深层勘探船“地球号”建造于2005年7月。全长210米，最大乘员数200人。在人类历史上首次挑战巨震震源和地幔的大深度钻探。 提供 JAMSTEC |
直接钻探巨震的震源进行调查
——您说美国的勘探船只能钻探到海底地下2公里，当时研究的目的是什么？
东：当时，钻探到海底地下2公里当然有着重大意义。比方说，通过分析样品，可以了解到几万年前、几十万年前地球的气候，虽然这在今天早已成为常识。
海底的沉积物中其实像古籍一样，保留着许许多多的“记录”。通过从各个地方收集这样的记录，按照相同的时代进行比对，就能知道太平洋与大西洋在某个时期的气候是怎样的情况。
——“地球号”能够钻探到地下10公里（1万米），到达地幔。大地震震源研究将会因此得到进一步发展，因而备受期待吧。
东：里氏（M）9级巨震只发生在海底。要想对此有所了解，就需要深入钻探海底地下，实际进行调查。
南海海槽每100年～200年必定会发生1次巨震。虽然陆地上也有相关记录，但海底保存的记录尚且不为人知。我们认为，通过使用“地球号”了解海底的记录，将有助于查明发生地震的原因。
过去的钻井船无法做到如此深入的调查。在采用“地球号”后，实现了向海底地下深入钻探。而且，通过在钻孔中安装多种检测装置，实现数据收集和分析。
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| 钻探巨震震源的示意图。钻探海底地下7000米即可达到地幔。 提供 JAMSTEC |
最高水准的“立管钻探系统”
——“地球号”的钻探系统采用的是什么原理？
东：“地球号”是长210米、宽38米的大型船舶。正中竖立着塔架，以船底为基准测量，其高度为130米。
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| “地球号”的船体结构示意图。 提供 JAMSTEC |
船底有孔，多根钻杆连接在一起探向海底。
钻杆的前端安装着钻头（钻刃），可以从多种形状和材质的钻头中选择。旋转钻头进行钻探。是最为简单的方式。
其实，这种使用钻杆的钻探方式是美国船舶曾经采用的方式。这种方式曾经创下过深入海底地下2111米的世界纪录。
钻探海底的钻头（左）按照钻探地点区别使用。“地球号”使用的钻杆（右）1根长9.5米。随时配备1000根以上，可抵达约1万米的地下。 提供 JAMSTEC
为了进一步增加钻探深度，“地球号”采用了“立管钻探系统”。这并不是我们的首创，而是早已在全世界投入使用的石油、天然气钻探系统。“地球号”采用的是最高水平的系统。(作者：长坂邦宏, 日经能源环境网 供稿）
