2012年3月29至5月26日，在中国IODP办公室的支持下，应日本海洋研究开发机构（JAMSTEC）地球深部探查中心（CDEX）的邀请，本人以“古地磁学家”身份参加了IODP 343航次的相关工作。现对航次的相关工作总结如下。

    1.航次背景

    2011年3月11日，日本东北部宫城县以东太平洋海域发生里氏9.0级地震，震源处于北美板块与太平洋板块的俯冲消减带。在此次地震中，该消减带区域发生了前所未有的约50米的滑移，并引发了巨大的海啸，造成了世人关注的人员伤亡和财产损失。因此，在震后仅一年时间，科学家积极响应撰写提交钻探建议书，该建议书得到IODP的大力支持，快速完成评审并很快安排航次。该航次全名为“Japan Trench Fast Drilling Project (JFAST)”，即“日本海沟快速钻探计划”，目的是在2011年日本东北“3.11”地震海域7000米海底的板块消减带实施钻探，向海底钻进1000米，钻穿引发3.11地震的断层，在钻孔中安装长期温度和压力观测系统，并对钻取的断裂带样品进行各种岩石物理性质的综合研究，探讨板块消减带地震的发生机理。因此，该计划对于深入理解板块消减带的孕震机理，研究如此巨大滑移量的产生机制具有重要的意义。

    该航次的两位首席科学家分别是日本京都大学防灾研究所的Jim Mori教授和美国德州农工大学的Frederick M. Chester教授，他们组织和领导来自10个国家的28名科学家共同完成了这项伟大的科学使命。

    2. 航次的执行过程

    2012年4月1日下午15:00（当地时间），“地球号”离开日本静冈县清水港，开始了本航次的航程。经过41个小时的航行之后，于4月3日上午7:00到达航次预定的钻探位置，并开始钻探前的各种准备工作。

    期间，由于天气的影响和船上相关设备的故障问题，如水下电视（UWTV）电缆及其卷扬机的软硬件问题等的影响，第一口井（C00019B孔）于4月23日凌晨1时左右才开始钻井。4月25日21:43，经过首席科学家与测井科学家们对测井数据的初步分析，决定该钻孔停止钻探。钻孔总深度856米，即海平面以下7740米，这一深度远远超过了历史上的海平面下最深钻探深度7059.5米。同时完成了伽马射线和电阻率测井。

    随后，在第二口（C00019C孔）和第三口（C00019D孔）的钻井过程中分别遭遇了钻杆断裂和UWTV电缆故障问题，导致整个项目的进程严重滞后。经过船上科学家的讨论，先后放弃了钻孔应力观测系统和温度观测系统的安装。

    5月13日，开始C00019E孔的钻井工作。次日在海底176.5至186 mbsf之间进行尝试取芯，并成功取芯8.55m，取芯率90%。 随后，于5月17日开始海底648 mbsf断层带的取芯工作。5月23日下午，C00019E孔钻井取芯工作结束。

    5月24日上午，所有船上科研人员乘坐直升飞机在仙台登陆。5月25日，所有船上科研人员到达横滨JAMSTEC总部，完成航次总结报告初稿的撰写工作。

    3. 航次的主要科学成果

    1）、在海水深度为6883.5米的海底成功地钻到了预定深度856.5 mbsf，即海平面以下7740 m，创造了科学大洋钻探的一项新纪录。1978年，DSDP第60航次期间，“格罗玛·挑战者”号在位于西太平洋的马里亚纳群岛海沟 DSDP 461A孔，在海水深度为7044 m的海底钻进15.5 m。

    2）、利用测井资料确定了层理的倾角和方位角，并划分了岩性单元。

    3）、通过对钻孔资料的分析，发现两个可能的断层带：海底720 mbsf和 820 mbsf。

    4）、通过钻孔崩落（borehole breakouts）确定应力方向，初步认为最大主应力方向与板块挤压方向一致。

    5）、在海水深度为6889.5 mbsl海底648-844.5 mbsf之间成功取芯20管（cores）。通过对岩芯的观察，发现几个小的断层和其他构造。

    6）、成功地获得了海底820 mbsf的大型断层带，初步认为可能到达了太平洋板块与北美板块的边界(Core ‘JFAST-17’)。

    7）、创造了海平面以下最深的取样记录—7734 mbsl。

    此外，由于水下电视（UWTV）故障，导致无法重入钻孔（Re-entry），所以钻孔温度观测系统将于今年夏天再次安装（JFAST-T）。

    4. 航次期间本人的主要工作

    1）、参加船上实验室的相关仪器设备和规章制度的培训。

    2）、积极参加Science Party的各种学术交流活动，于4月8日在General Science Party会议上，以“Magnetic properties of fault rocks from the rupture of the 2008 Wenchuan earthquake, and their implications”为题介绍了自己在汶川地震断裂带开展断层岩磁学研究工作的初步结果，与Science Party其他人员进行了交流和讨论。

    3）、与Science Party另一古地磁学同行，日本大阪城市大学（Osaka City University）的Toshiaki Mishima博士完成船上岩芯古地磁学研究工作相关采样方案、测试步骤和数据处理分析方案的制定。

    4）、取芯工作开始以后，与Toshiaki Mishima博士配合，共完成56个古地磁样品的采集与制备、体积磁化率、磁化率各向异性、天然剩磁和交变退磁的测量工作，并完成了相关数据的处理与分析工作，为构造地质人员进行岩芯构造的定向提供方向参数。

    5）、完成航次报告（IODP Expedition 343 Report）中方法“Method”和总结“Summary”部分撰写任务。

    6）、完成了首席科学家和航次管理人员（EPM）交代的其他任务，同时积极参加船上的各种活动，包括应急演练和例行安全会议等。

图1. 杨涛在“地球号”上

    5. 航次后相关研究工作的简要计划

    在航次开始前，本人向IODP提交了相关的岩芯申请。由于该航次样品申请较多，深海作业导致取芯率较低，在航次期间，在首席科学家的协调下，与日本同行Toshiaki Mishima博士合并了样品申请，共享岩芯样品。在这些样品和船上相关实验测量数据的基础，计划从以下两个方面开展相关研究工作：

    （1）地震断裂带断层物质磁组构与断层应力环境

    综合钻孔岩芯的磁组构特征（包括磁线理L、磁面理F、磁各向异性度P、平均百分率各向异性度H和磁化率椭球体形状等）和配套样品的显微结构特征，结合区域构造背景，揭示断裂带区域构造应力环境。

    （2）断层物质磁学特征与地震物理化学行为特性

    对820 mbsf断层带的围岩、角砾岩、碎裂岩及断层泥等断层物质进行系统的磁学测量与分析，对比它们在磁性载体种类、含量和磁畴状态上的差异，配合代表样品的矿物学、地球化学和显微结构分析，研究断层破裂摩擦及断层区域温度变化与流体活动等地震物理化学行为的磁学响应特性，探讨其响应机制。

    在整个申请、准备及参加本航次工作期间，得到了中国IODP办公室的大力支持和经费资助，在此表示衷心地感谢！同时，感谢中国地震局国际合作司、中国地震局地球物理研究所外事办公室、实验地球物理研究室和相关领导对于本人参加该航次工作的积极支持！

                                        中国地震局地球物理研究所 杨涛