科普：揭秘“决心”号开展大洋钻探关键技术

　　新华网“决心”号１２月１８日电（记者张建松）从漂浮于茫茫大海的船上，伸出几千米长的钻杆，穿过海水找到确定的洋底位置，向下钻进千余米的孔，再把孔里的岩芯取到船上，这一看似简单的大洋钻探过程实则难度极大。

　　深海不能抛锚，如何将船只固定在同一钻孔的上方？当一个钻头磨坏后必须更换，如何保证新的钻头重返钻孔？海浪的频繁颠簸，如何保证几千米长的钻杆不被折断？要解决上述困难，“决心”号离不开三大关键技术：动力定位系统、钻孔重返系统与升降补偿装置。

　　“决心”号上安装了两个４５００马力的主推进器和１２个７５０马力的伸缩式推进器，由船上的计算机动力定位系统统一管理。当抵达预定钻探地点后，船上将一个声呐信号装置投入海底。该装置不断从海底发出声波信号，船上的接收装置将接收的信号输入计算机。当船从固定的孔位上方漂移时，计算机就能根据声波信号，测出漂移的方向和距离，并将数据传给船上的推进器。推进器立即开始工作，自动校正调整船舶位置。这一系统可保证“决心”号在浪高７．５米海况下，将船位控制在水深２％范围内。

　　钻孔重返系统包括高分辨率的声呐扫描系统和返孔锥装置。在首次钻探时，将漏斗状的返孔锥安放在钻孔位置，钻杆通过返孔锥钻入海底。钻头磨损后，要将钻杆取出更换，返孔锥仍留在海底。更换钻头后，将带有水下摄像机的钻杆放到海里。船上通过接收钻孔附近的声呐发射器信号，调整船舶位置。当钻杆与返孔锥相距不远时，船上通过观察海底摄像机，辅助以钻杆上自动装置，让钻头落入返孔锥中。

　　在大海中钻探，船只时刻都会随着海浪上下颠簸。为解决这一问题，“决心”号上安装了４００吨的升降补偿装置，以随时补偿船体随波起伏给钻探带来的不利影响。此外，“决心”号上使用的钻杆也与陆地上用的不一样，是一种可以吸收上下振动的“缓冲钻杆”。

　　为了提高钻探效率、减少起钻、下钻次数，“决心”号还采用了绳索取芯系统。取芯管放在钻杆内，通过钢丝绳与钻塔的牵引器连接，当取芯管装满岩芯后，牵引器就将其提升上来。由于每次钻探的任务不同，“决心”号上开发了多种型号的取芯管。本航次将采用“回转取芯管”。这是一种旋转的取芯工具，每次能在坚硬的岩石中取出９．５米长的岩芯。

　　在海底钻探，钻孔中的岩屑如果不及时处理，可能会像“蚁冢”一样堆积在钻孔口周围。这种“蚁冢”超过一定高度势必垮塌，如果垮塌的岩屑重新落入钻孔，就会妨碍钻具旋转，甚至卡钻。因此，决心号还专门设计了一个工作系统，通过海水和泥浆的循环作用将岩屑从孔口排出，并清扫掉孔口周围的“蚁冢”。