ドイツ大陸深部掘削計画
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 主掘削孔の掘削塔 | |
 ドイツ大陸深部掘削プログラムのインタラクティブマップ | |
| 位置 | |
|---|---|
| 位置 | ヴィンディシェシェンバッハ |
| 州 | バイエルン |
| 国 | ドイツ |
| 座標 | 北緯49度48分55秒 東経12度07分14秒 / 北緯49.81528度、東経12.12056度 / 49.81528; 12.12056 |
| 生産 | |
| タイプ | 科学的なボーリングホール |
| 最大の深さ | 9,101メートル（29,859フィート、5.655マイル） |
| 歴史 | |
| オープン | 1987 |
| アクティブ | 1987–1995 |
| 所有者 | |
| Webサイト | geozentrum-ktb |
ドイツ大陸深部掘削計画（ドイツ語：Kontinentales Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik Deutschland、直訳すると「ドイツ連邦共和国大陸深部掘削計画」 ）は、1987年から1995年にかけてバイエルン州ヴィンディシェシェンバッハ近郊で実施された科学掘削プロジェクトである。主となる超深度掘削孔は、地球の大陸地殻の深さ9,101メートル（29,859フィート）に到達した。
連邦研究省は、このプロジェクトに5億2,800万ドイツマルク （2億7,000万ユーロ）の資金を提供しました。ニーダーザクセン州鉱業・エネルギー・地質省（LBEG）がプロジェクトを主導しました。掘削プロジェクト終了後、ドイツ地球科学研究センターは、この掘削孔を利用して地震深部観測所（ティーフェノ観測所）を設置しました。この観測所は1996年から2001年まで稼働していました。この現場で使用された世界最大級の掘削櫓（やぐら）は現在もそのまま残っており、観光名所となっています。2つの掘削孔は、更なる科学研究と機器・装置の現地試験のために開設されました。
歴史
1986年10月、ドイツ研究技術大臣（Bundesminister für Forschung und Technologie）H・リーゼンフーバーは、ドイツ連邦共和国（KTB）の大陸深部掘削計画の超大深度掘削坑をバイエルン州北部のオーバープファルツ地方で掘削することを公式に発表しました。この場所は、ドイツ研究振興協会（DFG）の勧告に基づき、シュヴァルツヴァルト地方の代替候補地ではなく選定されました。これらの勧告は、プロジェクト管理チームによる技術的および財務的リスクの評価に基づいています。この場所の推奨と選定に先立ち、1986年9月19～21日にゼーハイム/オーデンヴァルトで開催された会議において、オーバープファルツ地方とシュヴァルツヴァルトにおける現地調査の結果が発表され、議論されました。会議と科学技術モデルおよびターゲットの評価の直後、DFG（ドイツ連邦共和国）上院地球科学学際研究委員会の委員は、ほぼ全会一致でオーバープファルツのサイトを選定しました。決定を発表するにあたり、DFG上院委員会は、オーバープファルツのサイトが投票で優勢であったものの、どちらのサイトも多くの有益な研究目標を有しており、研究掘削に適したサイトとなる可能性があることを強調しました。
このプロジェクトでは、パイロットホールとメインホールの2つの異なるホールが掘削されました。パイロットホール（KTBフォアボーリング、KTB-VB）は1987年9月22日に掘削開始され、1989年4月4日に4,000メートル（13,000フィート）の深さで掘削完了しました。メインホール（KTBハウプトボーリング、KTB-HB）は、パイロットホールから約200メートル（660フィート）離れた地点で1990年10月6日に掘削開始されました。そして、1994年10月21日に総深度9,101メートル（29,859フィート）に到達しました。[ 1 ] [ 2 ]
結果
KTBプロジェクトでは、掘削設計にいくつかの革新が取り入れられました。コラ掘削実験では、深度まで掘削すると垂直方向の不安定性によって摩擦が増大するという問題がありました。そこでドイツの科学者たちは、水平方向の差を最小限に抑えながら方向を維持できる新しい掘削ヘッドを設計しました。この掘削ヘッドは、250～300℃（482～572℉）の温度にも耐えられるように設計されました。当初の予想では、この温度は深さ約10～14km（33,000～46,000フィート）で到達するとされていました。これがオーバープファルツが掘削地点として選ばれた理由でもあります。シュヴァルツヴァルトは科学的見地から適していると考えられていましたが、温度勾配がより大きくなると予想されました。しかしオーバープファルツでは、エルベンドルフケーパー（かつての大陸プレートの境界にあると考えられ、地震波の特徴的な反射によって特定される深海岩塊）への到達が期待されていました。
エルベンドルフケーパーには到達しなかったものの、KTB掘削は広く成功と見なされました。まず、温度上昇が予想よりもはるかに速かったことが挙げられます。このことが、超深度掘削孔の温度勾配に関する議論と理論の再構築を促しました。また、他の理論修正も必要でした。大きな地殻変動圧力と高温によって変成岩が形成されると予想されていたためです。しかし、予想外に、到達した深度では岩石層は固体ではありませんでした。代わりに、大量の流体とガスが掘削孔に流れ込みました。熱と流体の影響で岩石は動的性質を示し、次の超深度掘削計画の策定方法を変えることになりました。
KTBでの実験は興味深い結果をもたらしました。初期の地震探査では、地表付近の記録と大きく異なる記録が示されたため、地震反射の発生源に関する理論を修正する必要がありました。このデータを用いることで、地表から発生した反射であっても、深部からの反射をより適切に解釈できるようになりました。
最初の実験「双極子双極子実験」では、掘削孔周辺の電気伝導率を測定しました。この実験では、岩石を貫通するグラファイトの線が見られ、十分な圧力がかかると岩石が滑り出すことが示されました。2番目の実験は、掘削孔に高圧をかけて岩石に亀裂を生じさせる「統合水圧破砕/地震実験」です。その結果生じた地震活動は、当該地域の複数の観測点で測定されました。結論として、全体的な圧力は南から来ており、アフリカプレートが作用していることがわかりました。3番目の実験「流体/水圧破砕実験」では、岩石に大量の流体を注入し、岩石が一般的に多孔質であることを証明しました。[ 3 ]
これらの経験は、1996年に設立された後継プロジェクトである国際大陸科学掘削計画（ICDP）の基盤となりました。KTBのドイツ人科学者は、サンアンドレアス断層観測所（San Andreas Fault Observatory at Depth）の掘削を担当した科学者・技術者チームと緊密に協力しました。このプロジェクトは2002年から2007年にかけてカリフォルニアで実施され、KTBと同規模のものでした。
参考文献
- ^ Bram, K; Draxler, J; Hirschmann, G; Zoth, G; Hiron, S; Kuehr, M (1995年1月1日). 「KTBボアホール - ドイツの地殻探査用超深度望遠鏡」(PDF) . Oilfield Review . 7 (1): 4– 22. ISSN 0923-1730 . OSTI 109552. 2020年1月5日閲覧.
- ^エマーマン、ロルフ；ラウターユング、イェルン（1997年8月10日）. 「ドイツ大陸深部掘削プログラムKTB：概要と主要な成果」 . Journal of Geophysical Research: Solid Earth . 102 (B8): 18179– 18201. Bibcode : 1997JGR...10218179E . doi : 10.1029/96JB03945 .
- ^アンホイザー、マーカス (2001 年 12 月 21 日)。「Wissenschaftler fanden: Ergebnisse der KTB」。Sinexx (ドイツ語)。
外部リンク
