【新科技知识干部读本】大洋钻探船成为深海研究的“航空母舰”

“蛟龙号”载人潜水器的试海成功，成为我国深海研究的一个里程碑。在已知的行星中，只有地球上有海洋。蔚蓝的海洋占地球表面积的71%，是地球上生命的源泉，也存有取之不尽的物质资源。然而，受科技发展的限制，人类对海洋的探索多集中于陆架区近海，海洋神秘的面纱仅被揭开了小小的一角。国际上定义1000米以下水深的海域为深海，目前人类已经探索的深海只有5%，95%的深海领域仍不为人知。“上天，入地，下海”是人类向自然极限发出的挑战，近半个世纪以来人类对于深海研究的投入越来越大，大洋钻探船就是其中之一，它是承载一系列大型国际深海研究计划的“航空母舰”。

自20世纪60年代以来，地球科学发展历程中最具影响力的事件当属“深海钻探计划”（DSDP，1968—1983）、“大洋钻探计划”（ODP，1985—2003）和“综合大洋钻探计划”（IODP， 2003—2013）。2013年之后，IODP改名为“国际海洋发现计划”，英文缩写仍为IODP。DSDP、ODP和IODP的实施，不仅证明了海底扩张和板块构造学说，而且通过对数百万个深海沉积物岩心样的分析研究，揭示了海洋的历史、古环境、古气候和古生物的演化，以及海底火山喷发、沉积作用和海底矿产的分布，使人们对洋盆及其边缘的形成、地球冷/暖气候变化以及历史灾变事件有了新的认识，极大地促进了地球科学的发展。

海洋和陆地环境有很大的不同，海浪、潮汐、海流、海水的腐蚀性及生物扰动等因素使得在海上钻探本身就比陆上钻探面临着更多问题，主要包括船体自身的稳定性、钻头更换时的钻孔位置复原以及高质量取心等。众多大洋钻探船以其先进的动力定位设备、再进钻孔装置、液压活塞取心装置和起伏补偿装置等配置，为科考计划的完成做出了重大贡献。

“格罗玛·挑战者号”（Glomar Challenger）：美国全球海洋公司建造的“格罗玛·挑战者号”深海钻探船，船长121米、宽19米、深8米，船中部竖立着43.3米高的钻井塔，塔顶高出海面61米。该船排水量10500吨，设计最大工作水深6096米，设计最大钻探深度7615米。“格罗玛·挑战者号”钻探船是世界上首次执行深海钻探任务的科学考察船，主要验证海底扩张造成大陆漂移的假说。1968年3月下水，8月正式执行DSDP。1968—1983年，该船共完成96个航次的作业，在世界各大洋的624个钻探地点进行了钻探取样。据统计，截至1981年11月的第82航次，该船已钻了932个钻孔，总进尺213412米，回收岩心16801个，岩心总长78024米，单井钻入洋底的最大深度为1741米，钻探的最大水深为7044米。

“乔迪斯·决心号”（Joides Resolution）：“乔迪斯·决心号”改装自一艘商用石油勘探船。总排水量9050吨，船长143米、宽21米，钻塔高61.5米，能操作9150米钻杆柱，钻探最大水深8235米，海底最大钻探深度约为4000米。能在海上连续航行75天。与“格罗玛·挑战者号”相比，“乔迪斯·决心号”功率更大，稳定性更好，钻进深度更深。船上装备有12个用于动力定位的强劲推进器和提升能力达400吨的世界上最大的升降补偿装置。该船还拥有1400米²的7层实验室，可供沉积学、岩石学、古生物学、地球化学、地球物理学等方面的分析研究。“乔迪斯·决心号”从1985年开始成为ODP专属钻探船，到2003年9月共实施了111个航次（航次编号：ODP 100～210航次）的调查，行程355781海里，航迹遍布全球各大洋，在669个站位钻了1797个钻孔，取心总数为35772个，取心长度总和35772米。从2003年至今，一直为IODP服役。

“地球号”（Chikyu）：“地球号”是日本制造的世界最大深海钻探船，已于2007年10月正式投入使用，为IODP服役。船体总长210米，总吨位57087吨，位于船中部的钻塔顶部距海面121米。它是世界上首次安装了立管式钻探系统的科学钻探船，可以在水深2500米（将来可达4000米）的海底钻探到7000米，还装配了保持船在给定位置和方向的动力定位系统（DPS）。另外，“地球号”具有完备的占据4层甲板（占地面积近2300米²）的实验室，并安装了最新的分析仪器。此前海底钻探的世界纪录仅为2111米，“地球号”的高科技钻头可以配合海沟裂缝钻达地幔，创下7740米世界最深海底钻探纪录，能够在地幔、大地震发生等区域进行高深度钻探作业，科学家可以随心所欲地取到地球不同深度的样本，并在船上进行分析，了解地球各个断层的机理、生物状态和可利用矿物质成分等，对于安放地震侦测器和收集地震成因资料有莫大帮助，还能勘探海底资源。

“地球号”大洋钻探船（来源：新华社）

欧洲“特定任务平台”（Mission Specific Platforms，MSP）：欧洲特定任务平台由欧洲大洋钻探研究联盟（ECORD）的科学执行机构（ESO）负责运行，ESO由三个单位组成，其中，英国地质调查局负责航次的准备与实施，德国布莱梅大学负责航次岸上工作，欧洲岩石物理联盟负责录井工作。从2004年开始，MSP大致每年执行一个航次，并没有固定的钻探船，每个航次根据不同情况租用不同的钻探船，具有很大的灵活性。欧洲组织的航次都是美国、日本钻探船无法到达的区域，要么是北极的海冰区，要么是浅水区，突显了MSP的特殊性。这样就形成了以美国、日本、欧洲为主体的IODP多平台钻探的格局。

自加入“国际大洋钻探计划”以来，中国科学家已在南海设计和主导了两个大洋钻探航次，1999年春的184航次使我国一举进入国际深海研究的前沿。但我国并没有自己的大洋钻探船。2014年春，美国“决心号”在南海实施的349航次以南海深部的玄武岩洋壳为主要研究对象，以揭示南海的形成演变历史。中国科学院院士、同济大学汪品先教授说：“大洋钻探船好比深海研究中的航空母舰，在国际合作中，谁拥有钻探船，谁就掌握主导权。如果我们能够下定决心，走通过科技与产业相结合、独立自主和国际合作相结合的道路，建造自己的大洋钻探船，就将问鼎世界深海研究的顶层，向建设海洋强国跨进一大步。”建造一艘中国的大洋钻探船，是中国地球与海洋科学家多年的梦想。

中国地质调查局、青岛市和青岛海洋科学与技术国家实验室已达成协议，设计建造一艘3万吨级、装备高精度动力定位系统、在不同海区和地质环境实施钻探的大洋钻探船。中国大洋钻探船建成后，可实现国际和国内的“一船两用”。1/4的时间投入IODP，成为与美国、日本、欧洲大洋钻探船并驾齐驱的世界第4个深海钻探平台，围绕国际前沿的海洋科学问题实施钻探；1/4的时间用于国内基础研究，实施我国深海科技计划和大型海洋地质调查；1/2的时间用于产业部门，执行我国深海油气勘探钻井的各项任务。

大洋钻探船是一个国家海洋科学水平的标志性象征，建造大洋钻探船这一工程将极大提升我国深海研究能力和国际地位，提升我国深海资源勘探能力与水平，对建设海洋强国和21世纪海上丝绸之路具有重要意义。