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Highlighting JAPAN

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科学技术

与chikyu一道进行深海勘探

地震研究领域中的最先进技术



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发生在2011年3月11日的大地震给日本带来了空前的自然灾害。在仅仅一分钟内,日本大陆架的海床滑移了50米,而由此造成的高达30米的海啸夺走了本州北部超过1万5000人的生命。

对于3月11日的那场异常的自然灾害,国际相关的科学界人士也曾经误以为如此之大规模的地震不会发生在日本。而在地震频发的日本,保护好人民宝贵的生命和财产永远都是第一位的。如果我们有充足的知识能够了解地震发生背后的机制,那么由地震造成的损失就会被减少。

正是为了明白地震发生的机制这个目的,在地震发生13个月后,一项由26个国家参与的国际深海钻探项目在东北地区震中7千米深的海底进行了深达850米的钻探研究。负责深海钻探以及提取岩心样本的则是日本海洋研究开发机构(JAMSTEC)。

“这个项目在很多方面都是前所未有的,比如在大地震发生后能做出迅速反应在海洋上进行科考,为了调查断层在水深达7千米的海底进行深海钻探,以及在深海获取岩心样本来研究地震发生机制”参与钻探项目的加州大学教授Emily Brodsky如此评价到。

这次深海钻探的科考船叫chikyu,它造价达6亿美元,在2005年完工下水。JAMSTEC现在正准备让chikyu在深海对孕震区(地壳中巨大地震产生的区域)进行全球首次的钻探科考。这一次指定的地点是位于海平面10千米以下,离孕震区最浅的南海海槽。位于纪伊半岛外的南海海槽被预测为在未来最有可能发生超强地震的地区。

“有过一些担心,但还是很期待”身为JAMSTEC地球深部探查中心的仓本真一博士在谈项目的时候如此说到,“能够接触到地下那么深的区域,意味着我们能测量两个板块之间的强度。我们同时还计划在钻井里面安装一个探头,那样我们就能实时监测板块运动的张力。这种实时数据可以帮助我们尽可能地减少潜在灾害带来的损失。”

Chikyu号钻探船之所以能开展深海钻探是因为JAMSTEC采用了一种工业立管。这些内径达50厘米的铁管被遥控机器人一个一个连接起来一直到海底。装有钻头的管子然后就被放置在铁管内,钻探产生的泥水通过铁管在钻探船和海底之间循环流动,为的是给钻头降温,更重要的是保持海底断层和裂隙间的压力平衡以防止海底坍塌。

在南海海槽孕震区的钻探无疑会成为JAMSTEC另一个显著的成果,它让拥有chikyu号钻探船的JAMSTEC成为海洋工学研究的先驱者,以及在解决环绕日本海洋的课题中成为开拓者。

在孕震区的钻探会给Chikyu号钻探船带来一系列世界第一的殊荣。2012年,日本独立行政法人石油天然气金属矿物资源机构(JOGMEC)通过Chikyu号钻探船在世界上首次成功地从海底下面的冰层里面提取并生产出了天然气。

天然气一直都被认为是世界上最常见的化石燃料,目前已探明的储量相比日益增长的消费量被认为持续不了很久。但最近在日本和印度近海,甲烷水合物(可燃冰)储层大面积的发现让天然气的黄金时代再次被延长。

在海底地层中,从冻结的固体状甲烷水合物粒子里提取甲烷气体一直被认为是一项很困难的技术,但Chikyu号钻探船克服了这一难题。这一次实验的巨大成功让日本拥有了在海底从甲烷水合物中开采、提取甲烷气体的技术,并让日本具备了和印度一起进行商业开发的可行性。

对JAMSTEC来说,Chikyu号钻探船带来的先驱性意义可能还体现在改写地震学研究方法上,同时让日本在面对与周边海域关系的时候站在最前端。

“人们都期望科学家能够预测地震,但我们目前所具备的知识还远远不够。我们只有一步一个脚印的前行。在孕震区的科学钻探让我们有了直接进行考察的机会。机会总是蕴含着着无限的可能”仓本博士最后总结到。



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