(57)【要約】【課題】  地殻コア試料を、汚染のない流動性被覆材により被覆した状態で採取することができる地殻コアサンプリング装置、およびこの地殻コアサンプリング装置を用いた地殻コア試料の採取方法を提供すること。【解決手段】  地殻コアサンプリング装置は、掘削機構とバーレルとを備えてなり、当該バーレルは流動性被覆材吐出機構を備えてなり、柱状地殻コア部分が流動性被覆材により被覆されることを特徴とする。また、地殻コアサンプリング装置は、ドリルパイプとインナーバーレルとより構成されてなり、インナーバーレルはインナーバーレル本体と、コアエレベータと、流動性被覆材流通路を形成する流通路形成部材と、流動性被覆材吐出口とを備えてなり、柱状地殻コア部分が流動性被覆材により被覆されることを特徴とする。【選択図】    図１４
2005030196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地殻を掘削して地殻コア試料を採取する地殻コアサンプリング装置であって、
円環状の掘削溝が形成されるよう地殻を掘削する掘削機構と、下端に柱状地殻コア部分進入用開口を有し、その内部に地殻コア試料とされる柱状地殻コア部分を収容する筒状のバーレルとを備えてなり、
当該バーレルは、その下端に近接した位置において当該バーレルの半径方向内方に向かって流動性被覆材を吐出する流動性被覆材吐出機構を備えてなり、
掘削により形成される柱状地殻コア部分が、当該バーレル内を相対的に上昇しながらその内部に位置されて行く過程において、前記流動性被覆材吐出機構から吐出された流動性被覆材により被覆されることを特徴とする地殻コアサンプリング装置。
【請求項２】
掘削作業用流体を用いて地殻を掘削して地殻コア試料を採取する地殻コアサンプリング装置であって、
掘削作業用流体吐出口が設けられたドリルビットを下端に備えてなる筒状のドリルパイプと、このドリルパイプ内に配設されたインナーバーレルとより構成されてなり、
インナーバーレルは、下端に柱状地殻コア部分進入用開口を有し、掘削により形成された地殻コア試料とされる柱状地殻コア部分が内部空間に収容される筒状のインナーバーレル本体と、このインナーバーレル本体の内部空間をその軸方向に移動可能に配設されたコアエレベータと、インナーバーレル本体の外周面との間に流動性被覆材流通路を形成する流通路形成部材およびインナーバーレル本体の下端に近接した位置において当該インナーバーレル本体の半径方向内方に向かって流動性被覆材流通路からの流動性被覆材を吐出する流動性被覆材吐出口を有する流動性被覆材吐出機構とを備えてなり、
当該インナーバーレルは、その柱状地殻コア部分進入用開口がドリルパイプの掘削作業用流体吐出口より上方に位置されるよう配設されており、
掘削により形成される柱状地殻コア部分が、当該インナーバーレル本体の内部空間を相対的に上昇しながらその内部に位置されて行く過程において、前記流動性被覆材吐出口から吐出された流動性被覆材により被覆されることを特徴とする地殻コアサンプリング装置。
【請求項３】
インナーバーレル本体内において、上昇するコアエレベータの上方に区画される空間により流動性被覆材を収容するための流動性被覆材収容空間が形成されると共に、当該コアエレベータの下方に区画される空間により地殻コア試料を収容するための地殻コア試料収容空間が形成され、
前記流動性被覆材流通路により、流動性被覆材収容空間と地殻コア試料収容空間との間が連通されていることを特徴とする請求項２に記載の地殻コアサンプリング装置。
【請求項４】
流通路形成部材は、インナーバーレル本体の外周面との間に筒状の流動性被覆材流通路を形成する筒状体であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の地殻コアサンプリング装置。
【請求項５】
コアエレベータが中央貫通孔を有するコアエレベータ本体よりなり、
このコアエレベータ本体の中央貫通孔内には、上下方向に移動して当該中央貫通孔内の空間と前記流動性被覆材吐出口との間の連通状態を制御する開閉弁体が配設されており、  コアエレベータ本体がインナーバーレル本体内において上昇移動を開始する際に、前記コアエレベータ本体の中央貫通孔内の空間と、前記流動性被覆材吐出口との間に、一時的な連通状態が達成されることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の地殻コアサンプリング装置。
【請求項６】
開閉弁体が、円柱状の弁体部分と、中央貫通孔内を通ってコアエレベータ本体の下方に突出するよう伸びる、その下端に開口を有する管状のロッド部とを備えてなり、
コアエレベータ本体がインナーバーレル本体内において上昇移動を開始する際に、前記流動性被覆材吐出口とロッド部の下端の開口との間に、コアエレベータ本体の中央貫通孔内の空間を介して一時的な連通状態が達成されることを特徴とする請求項５に記載の地殻コアサンプリング装置。
【請求項７】
ロッド部の下端には、当該ロッド部の外径より大きな径を有する作用ディスクが配設されており、
作用ディスクの底面には、当該底面から下方に突出する当接部材が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の地殻コアサンプリング装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の地殻コアサンプリング装置を用いることにより、地殻コア試料を、流動性被覆材により被覆した状態で採取することを特徴とする地殻コア試料の採取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば地殻コアにおける地殻内微生物などの生物学的研究、または化学的、物理的、若しくは地質学的研究など種々の研究に供される地殻コア試料を採取するための地殻コアサンプリング装置およびこの地殻コアサンプリング装置を利用した地殻コア試料の採取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地殻内部の研究が進展し、地殻内部における深深度の高温高圧環境下における地下微生物の存在が報告されている。これら地下微生物によって構成される地下微生物圏における地殻内微生物の研究によれば、例えば深部地質環境における物質変換や物質移動による影響の解明、更には原始地球における生命の起源およびその進化の解明、または医薬品や新素材の開発などの重要な知見を入手することができる可能性がある。更に、このような深々度の地殻内部における化学的研究、物理的研究、若しくは地質学的研究などが、種々の観点から進められている。
【０００３】
上記のような種々の研究に供される地殻コア試料は、例えば掘削船を用いて海底地殻の掘削を行うことにより、マントルにより近い深度における地殻から、比較的容易に採取することができる。
掘削船を用いて掘削を行う方法の一例としては、例えばライザー掘削法が一般に知られており、この方法においては、掘削船より海底に伸びるドリルパイプを回転させてその先端に設けられたドリルビットにより地殻の掘削を行うと共に、掘削屑の除去、掘削孔壁の保護および安定化、並びにドリルビットの冷却および潤滑のために、掘削される地殻の状況に応じて比重、粘度、化学組成などを調整した、いわゆる掘削泥水、海水などの掘削作業用流体（以下「作業用流体」ともいう。）をドリルビットに供給することが行われる。ライザー掘削法において、この作業用流体は、循環流路を介して供給されるために「循環流体」とも称される。
【０００４】
このような方法により採取される地殻コア試料は、その採取作業中に外部からの影響を受けることにより、例えば掘削屑を含む作業用流体が接触されることにより、当該試料が地殻に存在していたままの状態が失われたものとなるおそれが大きく、その場合には、当該採取された地殻コア試料は、目的とする研究に対して重要な情報が失われたものとなる可能性がある。
【０００５】
このような問題に対処するため、地殻コア試料を採取する際に、当該地殻コア試料の外表面をゲルなどよりなる流動性被覆材によって被覆し、これにより、地殻コア試料を、その機械的構造あるいは組織が外部から保護された状態で採取する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、抗菌性物質を流動性被覆材として用いることにより、地殻コア試料を、例えば外来の異質微生物による汚染から保護された状態で採取する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５４８２１２３号明細書
【特許文献２】特開２００２−２２８５５８号公報
【０００８】
図１は、掘削船を用いて海底地殻をライザー掘削法により掘削する場合を示す説明図である。
この掘削法においては、海面１３上の掘削船１０に備えられたライザー掘削システムにより掘削作業が行われる。このライザー掘削システムにおいては、掘削船１０と海底面１５との間を連結する、当該掘削船１０から海中に下方に伸びるライザーパイプ２０が設けられ、このライザーパイプ２０内にはドリルパイプ２１が配設される。このドリルパイプ２１は、その上端が、掘削船１０上の回転駆動機構であるパワースイベル１１に接続されると共に、噴出防止装置１４を介してその下方部分が地殻１６内に進入される構成とされており、下端にはドリルビット３０が設けられている。
【０００９】
掘削船１０には、通常、船底に設けられた複数の推進装置（スラスター）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および、例えば人工衛星を利用した示差式衛星航法システム（ＤＧＰＳ）などを相互に関連させて構成された自動船位保持装置が備えられており、この自動船位保持装置により、外洋においても風や潮流などの影響を受けずに、海底面１５における目的とする掘削孔の直上の位置を中心とした小半径の領域内に船体位置が保持される。
【００１０】
ドリルビット３０は、アウターバーレル２３（図１１参照）の下端において、その周方向に並ぶよう、各々下方に突出する半球状の複数のカッター部が形成されており、カッター部の各々には複数のカッターエレメント３１（図１１参照）が固定された構成とされている。
【００１１】
そして、パワースイベル１１により、ドリルパイプ２１を介してドリルビット３０が回転されることにより、地殻１６が海底面１５から掘削され、それに伴ってドリルパイプ２１の下端は地殻１６内に下降して行く。このとき、ドリルビット３０には、ライザーパイプ２０内におけるドリルパイプ２１を介して、泥水や海水などからなる作業用流体が供給される。また、噴出防止装置１４の下部に設けられた、長さの異なる複数のケーシングパイプ１７が掘削深度に応じて挿入され、これにより、掘削孔における壁面の崩落が防止される。
【００１２】
噴出防止装置１４には、多数の圧力放出用安全弁が設けられており、これらの安全弁により掘削孔内の圧力が制御され、これにより、高圧の炭化水素ガスや地殻内間隙水などの急激な噴出が制御され、安全な掘削工程が確実に継続される。
【００１３】
図２は、ライザーパイプを構成する構成ユニットの詳細を、ドリルパイプが通った状態のメインパイプにおける筒軸に沿った断面と共に示す、説明用一部断面図である。
この図に示すように、ライザーパイプ２０は、メインパイプ２２と、メインパイプ２２と独立して設けられたキル・チョークライン２７とにより構成されており、このメインパイプ２２と、その内部に配設されたドリルパイプ２１とにより二重管構造が構成されており、ドリルパイプ２１の内部空間により、作業用流体が供給される作業用流体流通路２４が形成されると共に、例えば、地殻コアサンプリング装置を構成する機構などの種々のデバイスが掘削孔まで案内される。一方、メインパイプ２２の内周壁面とドリルパイプ２１の外周面との間に形成される環状流通路２５により、作業用流体が掘削船１０に返送される循環流路が形成される。
【００１４】
すなわち、作業用流体はドリルビット３０に供給され、その下端に設けられた作業用流体吐出口から掘削孔内に放出され、その後、環状流通路２５を介して循環される。この作業用流体は、例えば地殻における地質などに応じて、比重、粘度、化学組成などを適宜調整した流体であって、例えば掘削現場において入手される泥水に種々の改質剤を混入したものなどが用いられる。
なお、実際上、メインパイプ２２およびドリルパイプ２１は、そのエレメントの多数が順次に連結されることによって、必要な長さおよびその増加が達成される。図２において、２８はラインホルダーである。
【００１５】
以上のライザー掘削法は下記のような長所を有しており、これにより、安定した掘削作業を行うことが可能である。
（１）掘削屑の除去
ドリルビット３０から放出された作業用流体により、掘削孔の底に溜まった掘削屑が環状流通路２５を介して掘削船１０に運搬される。
【００１６】
（２）掘削孔壁面の保護および安定化
ドリルビット３０より放出された作業用流体における粘性成分が掘削孔の壁面に付着して薄膜状の保護膜１８（図５参照）が形成され、これにより、掘削孔内における壁面の崩落が防止される。
また、作業用流体の組成における比重を調整することにより、深深度における地層圧に対する圧力の均衡化を図ることができ、かつ、地層内流体の掘削孔内への進入を防止する作用が得られる。
（３）ドリルビットの冷却および潤滑
ドリルビット３０は、作業用流体がその表面に接触することにより冷却され、次第に上昇する地殻熱によって過度に昇温することが抑制されると共に、このドリルビット３０と地殻とにおける潤滑作用が得られるため、ドリルビット３０における摩擦の程度が低減し、ドリルビット３０の磨耗が軽減される。
【００１７】
（４）掘削船１０上に送られた作業用流体に含有される掘削屑の構成物質などを逐次分析し監視することによって、現に掘削を行っている地殻の地質状況を、常に確認し、把握することが容易である。
【００１８】
以上のことから理解されるように、この方法では、地殻１６の掘削を行うドリルパイプ２１およびドリルビット３０は、その先端部から作業用流体を供給放出することができるものであることが必要であり、その回転軸に沿った中心部分に開口を有するいわゆるコアリングドリルビットが好ましく用いられる。
【００１９】
次に、特許文献１において開示されている、従来の地殻コアサンプリング装置を用いたライザー掘削法により、地殻コア試料を採取する場合について、具体的に説明する。
図１１および図１２は、掘削作業におけるドリルパイプおよびドリルビットの状態を断面で示す説明用断面図であって、図１１は掘削を開始した直後の状態を、図１２は掘削が進行した状態を、それぞれ示す。
【００２０】
この例における地殻コアサンプリング装置は、ドリルパイプ２１を構成する、その先端にドリルビット３０が設けられたアウターバーレル２３内に、スラストベアリング（図示せず）が介在する態様でパイプ状のインナーバーレル６０が配設されている。
【００２１】
このインナーバーレル６０の下端には、リング状の封止部材６１を介してその開口が塞がれるよう、ディスク状の流動性被覆材吐出口部材６２が、液密性を保った状態で、かつ当該インナーバーレル６０内を相対的に上下方向に移動可能に配設されている。
この流動性被覆材吐出口部材６２には、インナーバーレル６０の内部と外部とを連通する上下方向に貫通して伸びる流動性被覆材吐出孔６８が形成されており、また、この流動性被覆材吐出孔６８を開閉する開閉弁６５が設けられている。すなわち、開閉弁６５は、流動性被覆材吐出口部材６２の内面（上面）側において上下動自在に配置された弁体部材６４と、流動性被覆材吐出口部材６２を上下方向に摺動自在に貫通して伸びる連結ロッド６３と、この連結ロッド６３の下端に設けられた、流動性被覆材吐出口部材６２の外面（下面）側に位置する作用ディスク６６とにより構成されており、連結ロッド６３は、当該流動性被覆材吐出口部材６２の上下方向の厚さよりも大きい長さを有するものとされている。そして、インナーバーレル６０の内部には、流動性被覆材６７が充填されている。
【００２２】
以上の構成を有する地殻コアサンプリング装置を利用したライザー掘削法においては、図１１に示すように、地殻１６の掘削が開始されると、筒軸を中心に回転状態とされているアウターバーレル２３および、スラストベアリングにより当該回転方向における静止状態が維持されたインナーバーレル６０が海底面１５から下方に下降することにより、連結ロッド６３における下端の作用ディスク６６が海底面１５により相対的に上方に押し上げられ、これにより、連結ロッド６３を介して弁体部材６４が流動性被覆材吐出口部材６２の内面（上面）より離間して流動性被覆材吐出孔６８が開放される結果、インナーバーレル６０の内部が外部と連通した状態となり、インナーバーレル６０内の流動性被覆材６７は流動性被覆材吐出孔６８を介して外部に吐出される。
【００２３】
そして、図１２に示すように、掘削が進行してアウターバーレル２３およびインナーバーレル６０が下方に移動するに従い、周囲が削られて形成された柱状地殻コア部分Ｐが、ドリルビット３０の中央の開口部よりインナーバーレル６０の内部に、当該柱状地殻コア部分Ｐの外周面とインナーバーレル６０の内周壁面との間に狭い環状間隙Ｇを形成しながら進入すると共に、流動性被覆材吐出口部材６２は、その流動性被覆材吐出孔６８が内部と連通した状態が維持されたまま、次第に形成されて行く前記柱状地殻コア部分Ｐと共に、インナーバーレル６０内を、相対的に上方に移動する。
その結果、当該流動性被覆材吐出孔６８を介して流動性被覆材６７が環状間隙Ｇに吐出されて行き、次第に形成されて行く柱状地殻コア部分Ｐの外周面に付着して行くこととなる。
【００２４】
そして、インナーバーレル６０内に進入した柱状地殻コア部分Ｐが下端において折り取られることによって分取され、これが地殻コア試料として、インナーバーレル６０と共に、ワイヤなどにより、ドリルパイプ２１内を介して掘削船１０上に回収されることとなる。
【００２５】
しかしながら、以上のような地殻コアサンプリング装置を利用して、地殻コア試料の採取を実行した場合には、以下のような問題がある。
すなわち、インナーバーレル６０内において、柱状地殻コア部分Ｐは、その外周面が環状間隙Ｇにおける流動性被覆材６７に接触しながら通過することとなるが、これにより、当該流動性被覆材６７に柱状地殻コア部分Ｐの外周面に付着している作業用流体などの不純物が混入される。
【００２６】
特に、環状間隙Ｇの下端に近接した位置に存在する流動性被覆材６７ほど、柱状地殻コア部分Ｐの外周面に、長い距離に亘って接触することとなるため、当該流動性被覆材６７は、種々の不純物の混入などの程度が大きいものであり、その結果、所期の目的を十分に達成することができない。
【００２７】
更に、流動性被覆材６７が、比較的粘度の高いものである場合、または、形成された柱状地殻コア部分Ｐの物質が軟質のものである場合などには、或る特定の深度の地殻に由来する地殻物質が、前記環状間隙Ｇにおいて、流動性被覆材６７を介して当該柱状地殻コア部分Ｐと相対的に軸方向に移動するために、移動後の位置の物質に対して不純物となり、所期の研究に不適のものとなってしまう、という問題がある。
【００２８】
また、以上の地殻コアサンプリング装置の構成においては、柱状地殻コア部分Ｐの上面を流動性被覆材６７によって被覆することが実質上不可能であり、従って、地殻コア試料を流動性被覆材により完全に被覆して採取することができない、という問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
本発明は、以上のような事情に基いてなされたものであって、その目的は、地殻コア試料を、汚染のない流動性被覆材により被覆した状態で採取することができる地殻コアサンプリング装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、この地殻コアサンプリング装置を用いた地殻コア試料の採取方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明の地殻コアサンプリング装置は、地殻を掘削して地殻コア試料を採取する地殻コアサンプリング装置であって、
円環状の掘削溝が形成されるよう地殻を掘削する掘削機構と、下端に柱状地殻コア部分進入用開口を有し、その内部に地殻コア試料とされる柱状地殻コア部分を収容する筒状のバーレルとを備えてなり、
当該バーレルは、その下端に近接した位置において当該バーレルの半径方向内方に向かって流動性被覆材を吐出する流動性被覆材吐出機構を備えてなり、
掘削により形成される柱状地殻コア部分が、当該バーレル内を相対的に上昇しながらその内部に位置されて行く過程において、前記流動性被覆材吐出機構から吐出された流動性被覆材により被覆されることを特徴とする。
【００３１】
本発明の地殻コアサンプリング装置は、掘削作業用流体を用いて地殻を掘削して地殻コア試料を採取する地殻コアサンプリング装置であって、
掘削作業用流体吐出口が設けられたドリルビットを下端に備えてなる筒状のドリルパイプと、このドリルパイプ内に配設されたインナーバーレルとより構成されてなり、
インナーバーレルは、下端に柱状地殻コア部分進入用開口を有し、掘削により形成された地殻コア試料とされる柱状地殻コア部分が内部空間に収容される筒状のインナーバーレル本体と、このインナーバーレル本体の内部空間をその軸方向に移動可能に配設されたコアエレベータと、インナーバーレル本体の外周面との間に流動性被覆材流通路を形成する流通路形成部材およびインナーバーレル本体の下端に近接した位置において当該インナーバーレル本体の半径方向内方に向かって流動性被覆材流通路からの流動性被覆材を吐出する流動性被覆材吐出口を有する流動性被覆材吐出機構とを備えてなり、
当該インナーバーレルは、その柱状地殻コア部分進入用開口がドリルパイプの掘削作業用流体吐出口より上方に位置されるよう配設されており、
掘削により形成される柱状地殻コア部分が、当該インナーバーレル本体の内部空間を相対的に上昇しながらその内部に位置されて行く過程において、前記流動性被覆材吐出口から吐出された流動性被覆材により被覆されることを特徴とする。
【００３２】
ここで、インナーバーレル本体内において、上昇するコアエレベータの上方に区画される空間により流動性被覆材を収容するための流動性被覆材収容空間が形成されると共に、当該コアエレベータの下方に区画される空間により地殻コア試料を収容するための地殻コア試料収容空間が形成され、
前記流動性被覆材流通路により、流動性被覆材収容空間と地殻コア試料収容空間との間が連通されていることが好ましい。
【００３３】
上記の地殻コアサンプリング装置においては、流通路形成部材は、インナーバーレル本体の外周面との間に筒状の流動性被覆材流通路を形成する筒状体であることが好ましい。
【００３４】
また、コアエレベータが中央貫通孔を有するコアエレベータ本体よりなり、
このコアエレベータ本体の中央貫通孔内には、上下方向に移動して当該中央貫通孔内の空間と前記流動性被覆材吐出口との間の連通状態を制御する開閉弁体が配設されており、  コアエレベータ本体がインナーバーレル本体内において上昇移動を開始する際に、前記コアエレベータ本体の中央貫通孔内の空間と、前記流動性被覆材吐出口との間に、一時的な連通状態が達成されることが好ましい。
【００３５】
ここで、開閉弁体が、円柱状の弁体部分と、中央貫通孔内を通ってコアエレベータ本体の下方に突出するよう伸びる、その下端に開口を有する管状のロッド部とを備えてなり、
コアエレベータ本体がインナーバーレル本体内において上昇移動を開始する際に、前記流動性被覆材吐出口とロッド部の下端の開口との間に、コアエレベータ本体の中央貫通孔内の空間を介して一時的な連通状態が達成されることが好ましい。
【００３６】
また、ロッド部の下端には、当該ロッド部の外径より大きな径を有する作用ディスクが配設されており、
作用ディスクの底面には、当該底面から下方に突出する当接部材が設けられていてもよい。
【００３７】
本発明の地殻コア試料の採取方法は、上記に記載の地殻コアサンプリング装置を用いることにより、地殻コア試料を、流動性被覆材により被覆した状態で採取することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の地殻コアサンプリング装置によれば、流動性被覆材吐出口が、インナーバーレルの下端に近接した位置に固定的に設けられていることにより、当該インナーバーレルの内方に向けて流動性被覆材が吐出されて、掘削により形成された柱状地殻コア部分の通過して行く表面に付着される。しかも、柱状地殻コア部分の表面に付着した流動性被覆材は、基本的に、当該柱状地殻コア部分の表面における付着箇所から移動しないため、当該柱状地殻コア部分の表面が流動性被覆材などにより汚染されることがない。その結果、汚染のない流動性被覆材により、外表面を被覆した状態で地殻コア試料を採取することが可能である。
【００３９】
本発明の地殻コアサンプリング装置においては、流動性被覆材に係る前記吐出口からの吐出速度を大きいものとすることにより、柱状地殻コア部分の外周面に付着した汚染物質を洗い流すことも可能である。
【００４０】
また、本発明の地殻コアサンプリング装置によれば、開閉弁体を構成するロッド部が筒状であると共に、その内部空間により形成される流動性被覆材導路を介して流動性被覆材が当該ロッド部の下端の開口に供給される構成とされていることにより、柱状地殻コア部分の上面に対しても流動性被覆材が供給されることとなり、従って、柱状地殻コア部分を、確実にその全面が流動性被覆材により被覆された状態とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の地殻コアサンプリング装置について詳細に説明する。この本発明の地殻コアサンプリング装置は、例えば上述した態様で実施されるライザー掘削法において、特に好適に利用されるものである。
図３乃至図５は、掘削作業における、本発明の地殻コアサンプリング装置が配設されたアウターバーレルおよびドリルビットの状態を、筒軸に沿った断面で示す説明用断面図であって、図３は地殻の掘削が開始される直前の状態を、図４は地殻の掘削が開始された直後の状態を、図５は地殻の掘削がある程度進んだ状態を、それぞれ示す。図６は、地殻コアサンプリング装置の構成を断面で拡大して示す説明用拡大図、また、図７乃至図９は、図３乃至図５の各々における動作状態の地殻コアサンプリング装置を拡大して示す説明用拡大断面図である。
【００４２】
本発明の地殻コアサンプリング装置は、ドリルパイプ２１（図１および図２参照）を構成する、ドリルビット３０を下端に備えてなる筒状のアウターバーレル２３と、このアウターバーレル２３内に備えられた、インナーバーレル４０とよりなる。ここで、ドリルビット３０には、その下端に作業用流体吐出口３０１が設けられている。
【００４３】
インナーバーレル４０は、その上端開口が閉塞部材４０２により閉塞され、その下端に柱状地殻コア部分進入用開口４０４（図６参照）を有する円筒状のインナーバーレル本体４０１と、このインナーバーレル本体４０１の内部空間をその軸方向に移動可能に配設されたコアエレベータ４１と、インナーバーレル本体４０１と一体的に設けられて、当該インナーバーレル本体４０１の外周面との間に筒状の流動性被覆材流通路５３を形成する円筒状の流通路形成部材４２と、インナーバーレル本体４０１の柱状地殻コア部分進入用開口４０４に近接した位置において当該インナーバーレル本体４０１の半径方向内方に向かって流動性被覆材４７を吐出する流動性被覆材吐出口５３２（図６参照）とを備えてなるものである。
【００４４】
そして、インナーバーレル４０は、図３に示すように、当該インナーバーレル本体４０１における当該柱状地殻コア部分進入用開口４０４が、ドリルビット３０における作業用流体吐出口３０１より上方に位置されるよう、配設されている。
このインナーバーレル４０においては、前記流動性被覆材流通路５３および流動性被覆材吐出口５３２により、流動性被覆材を吐出するための流動性被覆材吐出機構が構成されている。
【００４５】
図６および図７において、コアエレベータ４１は、インナーバーレル本体４０１の内部空間において、当該インナーバーレル本体４０１の内周壁面から内方に突出して形成されたストッパー４０３に支持されることにより、それより下方への移動が規制された最下方位置に位置した状態で示されている。そして、当該コアエレベータ４１は、このように最下方位置に位置されている状態では、後述するコアエレベータ本体４３の外周面における２つのＯ−リング４１４、４１５に挟まれた領域が流動性被覆材吐出口５３２に面し、連通孔４３１と当該流動性被覆材吐出口５３２との間が連通した状態が達成されている。
【００４６】
ここで、インナーバーレル４０は、その内径が、ドリルビット３０のカッターエレメント３１の回転によって描かれる軌跡の最内周面の径、すなわち、後述するように掘削により形成される柱状地殻コア部分３７１の外径より、僅かに大きい径を有する構成とされている。
【００４７】
流動性被覆材流通路５３は、図６に示すように、その上端において当該インナーバーレル本体４０１の内部空間に開口するよう放射状に伸びる複数の導入口５３１に連通すると共に、下端において当該インナーバーレル本体４０１の内部空間に開口するよう放射状に伸びる複数の流動性被覆材吐出口５３２に連通する。
【００４８】
コアエレベータ４１は、中央貫通孔を有する筒状のコアエレベータ本体４３よりなり、その外周面は、上下方向に離間して配置された２つのＯ−リング４１４および４１５を介してインナーバーレル本体４０１の内周面に全周にわたって液密に摺動可能に接触した状態で配設されている。そして、このコアエレベータ本体４３には、２つのＯ−リング４１４および４１５の間の領域において、その中央貫通孔内の空間および流動性被覆材吐出口５３２の間を連通する連通孔４３１が形成されていると共に、当該中央貫通孔内を上下方向に移動して当該中央貫通孔内の空間と連通孔４３１との間の連通状態を制御する開閉弁体４４が配設されている。
【００４９】
具体的には、コアエレベータ本体４３における中央貫通孔は、上方に開口する上空間部４１１と、この上空間部４１１より小さな内径を有し、下方に開口する下空間部４１３とが、下方に向かうに従って内径が小さくなるテーパー部４１２を介して上下に連続することにより形成されている。
【００５０】
連通孔４３１は、その一端が、上方のＯ−リング４１４と下方のＯ−リング４１５に挟まれた領域においてコアエレベータ本体４３の外周面に開口すると共に、放射状に径方向内方に伸び、他端が、上空間部４１１の下部に開口して弁口を形成する構成とされている。
コアエレベータ本体４３の下空間部４１３の内周面には、その下端位置において、後述するロッド部４４１のフランジ４４２が当接するよう、各々径方向内方に突出する複数の突起状当接部４３３が、互いに周方向に離間して設けられている。
【００５１】
開閉弁体４４は、外径が上空間部４１１の内径に適合し、上下方向の厚みが当該上空間部４１１の高さより小さい円柱状弁体部分４５と、この弁体部分４５の下端に一体的に形成された、下方に向かうに従って外径が小さくなるテーパー状の連結部４５１と、この連結部４５１の下端から下方に伸びる、下空間部４１３の内径より小さな外径を有する円柱状のロッド部４４１と、このロッド部４４１の下端に一体的に形成された、弁体部分４５の外径より大きく、インナーバーレル本体４０１の内径より小さな外径を有する作用ディスク４６とを有してなる。そして、ロッド部４４１の下端部には、全周にわたって径方向外方に突出するフランジ４４２が設けられている。
また、この円柱状弁体部分４５における外周面には、その下端において、上空間部４１１の内周面と液密に摺動するＯ−リング４５２が配設されている。
【００５２】
このコアエレベータ４１においては、図９に示すように、開閉弁体４４が上方に相対的に移動されると、連結部４５１がテーパー部４１２から上方に離間することにより、コアエレベータ本体４３と開閉弁体４４との間に、下方に開口する略筒状の連通路４３２が形成される。
【００５３】
以上の構成を有するインナーバーレル４０においては、当該インナーバーレル本体４０１の内部空間によりコアエレベータ４１の上方に流動性被覆材４７を収容するための流動性被覆材収容空間５０が区画されるが、コアエレベータ４１が相対的に上昇すると、流動性被覆材収容空間５０の容積が次第に減少すると共に、コアエレベータ４１の下方に、掘削により形成された柱状地殻コア部分３７１が収容される地殻コア試料収容空間５１（図９参照）が次第に形成されて行く。
【００５４】
以上のような地殻コアサンプリング装置は、具体的には、例えば標準ロータリーコアバーレル（ＲＣＢ）、ピストン式コアバーレル（ＡＰＣ）、モーター駆動コアバーレル（ＭＤＣＢ）、圧力保持コアバーレル（ＰＣＳ）などの一部として構成されて利用することができ、掘削の対象となる地殻の地質状態によって適宜使い分けられる。
【００５５】
以上のような構成を備えてなる本発明の地殻コアサンプリング装置は、以下のようにして動作される。
図３および図７に示すように、ドリルビット３０が海底面１５に到達していない掘削作業が開始される直前の状態では、コアエレベータ４１は、ストッパー４０３により規制されて最下方位置に位置され、その開閉弁体４４は、その連結部４５１がコアエレベータ本体４３のテーパー部４１２に対接した位置、すなわち、自重および流動性被覆材収容空間５０内に充填された流動性被覆材４７の重量によってコアエレベータ本体４３に対して最下方位置に位置されている。
【００５６】
この状態においては、流動性被覆材吐出口５３２と連通孔４３１との間が連通されているが、連通孔４３１の他端の弁口が弁体部分４５により閉塞されており、これにより、コアエレベータ本体４３の中央貫通孔内の空間は、流動性被覆材吐出口５３２から遮断されている。従って、この状態においては、流動性被覆材４７は流出することがない。
【００５７】
次に、図４および図８に示すように、地殻１６の掘削が開始されると、アウターバーレル２３が回転して、円環状の掘削溝を形成するよう掘削しながら海底面１５から下方に下降するが、コアエレベータ４１における開閉弁体４４は、作用ディスク４６が海底面１５に当接することにより、フランジ４４２が突起状当接部４３３に当接する位置まで相対的に上方に押し上げられる。
【００５８】
このとき、コアエレベータ４１のコアエレベータ本体４３は、インナーバーレル４０に対して移動されず、開閉弁体４４の連結部４５１がテーパー部４１２から上方に離間し、連通路４３２を介してコアエレベータ４１の中央貫通孔内の空間が、流動性被覆材流通路５３と連通される。
【００５９】
その結果、流動性被覆材収容空間５０において、コアエレベータ４１が上昇することが許容された状態が達成される。流動性被覆材収容空間５０内の流動性被覆材４７が、流動性被覆材流通路５３、連通孔４３１、および連通路４３２を介して流出可能となるからである。
【００６０】
一方、図８に示すように、コアエレベータ４１の中央貫通孔から流出した流動性被覆材４７は、柱状地殻コア部分進入用開口４０４を介して、作用ディスク４６の上面の周辺領域および形成途中の柱状コア試料部分３７１の表面に達することとなる。
【００６１】
ここで、コアエレベータ４１における開閉弁体４４の上下方向における可動距離は、図６に示すように開閉弁体４４の連結部４５１がテーパー部４１２に対接して支持されて当該開閉弁体４４が最下方位置とされている状態において、開閉弁体４４のフランジ４４２とコアエレベータ本体４３の突起状当接部４３３との間の離間距離であるが、この可動距離は、上空間部４１１の高さより短い距離とされている。
これにより、開閉弁体４４がその最上方位置とされた状態、すなわち図８または図９に示すように、コアエレベータ本体４３に対して相対的に上昇されてフランジ４４２が突起状当接部４３３に当接した状態において、開閉弁体４４のＯ−リング４５２が連通孔４３１より上方であるが上空間部４１１から外れることがなく、コアエレベータ本体４３と流動性被覆材収容空間５０との間の液密状態が維持される。
仮に、開閉弁体４４の可動距離が当該上空間部４１１の高さより大きい場合には、開閉弁体４４がその最上位置とされたときに、連結部４５１が流動性被覆材収容空間５０に露出して、コアエレベータ４１における液密性が得られなくなる。
【００６２】
掘削工程が更に進行すると、図５および図９に示すように、アウターバーレル２３およびインナーバーレル４０が掘削と共に下降して行くが、コアエレベータ４１は、最上方位置にある開閉弁体４４が柱状コア試料部分３７１の表面によって相対的に押し上げられることにより、インナーバーレル本体４０１の内部空間を相対的に上昇する。そして、インナーバーレル本体４０１の内部空間において、当該上昇するコアエレベータ４１の上方に、次第に下端が上昇する流動性被覆材収容空間５０が形成されると共に、その下方に次第に上端が上昇する地殻コア試料収容空間５１が形成されていくこととなる。そして、掘削により形成された柱状地殻コア部分３７１が、当該地殻コア試料収容空間５１内に次第に進入して、収容されることとなる。
【００６３】
一方、コアエレベータ４１が、インナーバーレル本体４０１と相対的に上昇して、コアエレベータ本体４３の全体が、流動性被覆材吐出口５３２が形成された位置を通過して上方に位置されると、流動性被覆材収容空間５０が、流動性被覆材流通路５３および流動性被覆材吐出口５３２を介して地殻コア試料収容空間５１に連通された状態とされる。
【００６４】
そして、当該コアエレベータ４１が上昇することにより、流動性被覆材収容空間５０に保持された流動性被覆材４７に対して圧力が作用される結果、当該流動性被覆材４７は、流動性被覆材流通路５３を介して吐出口５３２から、相応の勢いをもって、地殻コア試料収容空間５１の径方向内方に噴出して吐出される。
【００６５】
このとき、ドリルビット３０のカッターエレメント３１の回転によって形成される柱状地殻コア部分３７１の外周面は、地殻コア試料収容空間５１の内周より僅かに内側に位置された状態とされていることから、柱状地殻コア部分３７１の外周面と地殻コア試料収容空間５１の内周壁面との間に狭い環状間隙Ｇが形成される。すなわち、当該柱状地殻コア部分３７１は、当該環状間隙Ｇを介して地殻コア試料収容空間５１内に収容された状態とされる。
【００６６】
而して、当該柱状地殻コア部分３７１は、地殻コア試料収容空間５１内に次第に進入するに際して、その外周面は、流動性被覆材吐出口５３２を通過する際に、その全周において流動性被覆材４７が勢いをもって吹きつけられることとなる。
【００６７】
すなわち、掘削が進行してアウターバーレル２３およびインナーバーレル４０が下方に移動するに従い、相対的に、周囲が削られて形成された柱状地殻コア部分３７１がドリルビット３０の中央の開口部および柱状地殻コア部分進入用開口４０４より地殻コア試料収容空間５１に進入するが、流動性被覆材吐出口５３２から径方向内方に吐出されている流動性被覆材４７が当該柱状地殻コア部分３７１の外周面に吹きつけられて付着されることとなり、その結果、柱状地殻コア部分３７１の外周面の全部が流動性被覆材４７により被覆されることとなる。
【００６８】
以上のように、流動性被覆材４７により被覆された状態で地殻コア試料収容空間５１内に進入した柱状地殻コア部分３７１は、その下端で折り取られることによって分取され、これが地殻コア試料として、インナーバーレル４０と共に、ワイヤなどにより、ドリルパイプ２１（図１および図２参照）内を介して、掘削船１０（図１参照）上に回収されることとなる。
【００６９】
ここで、流動性被覆材４７は流動性を有するものであるので、柱状地殻コア部分３７１が折り取られたときにその端面にも回り込むようになり、その結果、地殻コア試料３５はその外表面が流動性被覆材４７によって完全に被覆されるようになる。このようにして、図１０に示すように、地殻コア３７の外表面に流動性被覆材層３６が形成された状態の地殻コア試料３５が形成される。
【００７０】
本発明の地殻コアサンプリング装置において、流動性被覆材流通路５３を介して供給される流動性被覆材の量は、掘削されるべき地殻における地質の種類または状態、採取された地殻コア試料に係る研究目的、流動性被覆材の物性、掘削速度など種々の要因に応じて適宜選択することができる。
【００７１】
流動性被覆材の供給量は、地殻コアサンプリング装置に係る構成上の種々の条件、例えば流動性被覆材流通路５３における流動性被覆材の流通方向に垂直な断面の面積、流動性被覆材収容空間の内径、流動性被覆材流通路５３に係る流動性被覆材の流通方向に垂直な断面積、導入口５３１または吐出口５３２の各々における合計開口面積など、並びに地殻コアサンプリング装置の操作上の種々の条件例えば、流動性被覆材の物性、掘削速度などを考慮することにより適宜選択される。
【００７２】
流動性被覆材の吐出量が適宜の範囲に設定されることにより、地殻コア試料を、その表面が確実に流動性被覆材により被覆された状態で、採取することができる。
【００７３】
また、流動性被覆材流通路から地殻コア試料収容空間に吐出される流動性被覆材の吐出速度は、掘削されるべき地殻における地質の種類または状態、採取された地殻コア試料に係る研究目的、作業用流体の物性、掘削速度など種々の要因に応じて適宜選択することができる。このような流動性被覆材の吐出速度は、当該流動性被覆材の供給量に応じて、吐出口５３２の合計開口面積、開口形状、当該吐出口５３２の数などを適宜設定することにより達成することが可能である。
【００７４】
流動性被覆材が適宜の速度で、流動性被覆材吐出口５３２から吐出されることにより、柱状地殻コア部分３７１の外周面に付着した汚染物質を高い効率をもって洗い流すことが可能である。
【００７５】
次に、本発明の地殻コアサンプリング装置の他の例を説明する。
図１３は、本発明の地殻コアサンプリング装置の他の例の構成を、その一部を省略して筒軸に沿った断面で示す説明用断面図であって、地殻の掘削が開始される直前の状態を示す。
また、図１４は、図１３の例におけるインナーバーレルの構成を、筒軸に沿った断面で拡大して示す説明用断面図、図１５は、作用ディスクの構成を、ロッド部の筒軸に沿った断面を拡大して示す説明用断面図、図１６は、作用ディスクの底面を拡大して示す説明用平面図である。
【００７６】
図１３に示す地殻コアサンプリング装置は、下記の点を除き、基本的に上述の地殻コアサンプリング装置と同様の構成を有してなるものである。
すなわち、この例の地殻コアサンプリング装置において、コアエレベータ４１を構成するロッド部４４１は、円柱状の基端部４４１ａと、筒状先端部４４１ｂと、延長用筒状ロッド部材４４３とにより構成されており、この筒状先端部４４１ｂおよび延長用筒状ロッド部材４４３の内部空間により、流動性被覆材４７が流下するための流動性被覆材導路４４４が形成されている。
【００７７】
具体的には、コアエレベータ本体４３の中央貫通孔内に位置された基端部４４１ａの下端から、筒状先端部４４１ｂが更に下方に連続して伸びていると共に、この筒状先端部の４４１ｂの下端に延長用筒状ロッド部材４４３が連結されてロッド部４４１が構成されており、このロッド部４４１の下端には後述する作用ディスク４６が設けられている。そして、この筒状先端部４４１ｂの上部領域には、その筒壁を径方向に貫通して、流動性被覆材導路４４４を下部空間４１３と連通する連絡路４４５が少なくとも一つ形成されている。
【００７８】
ロッド部４４１は、その内径および長さは特に制限されるものではないが、その内径は、例えば５〜１０ｍｍ、特に８ｍｍとされ、また、その全長は、例えば開閉弁体４４が最下方位置にある状態において、当該開閉弁体４４が柱状地殻コア部分進入用開口４０４から突出する突出長さｄが例えば６０〜１００ｍｍとなる長さであればよく、適宜の長さを有する延長用筒状ロッド部材４４３を選択して用いることにより長さが変更可能な構成とされている。
【００７９】
図１５に示す作用ディスク４６は、ロッド部４４１の外径より大きく、掘削により形成される柱状地殻コア部分の外径より小さい径を有する略平板状であり、その上面４６２の中央部において上方に立ち上がる円筒状連結部４６１を有してなり、この円筒状連結部４６１において延長用筒状ロッド部材４４３の下端部に連結されて固定されている。
【００８０】
作用ディスク４６の底面４６３においては、その中央部に開口する貫通孔４６７が流動性被覆材導路４４４に連通されると共に、その周縁部に沿って伸びるよう下方に突出するリング状の当接部材４６４が形成されている。また、当該貫通孔４６７の開口を円周方向に囲むように並んで、作用ディスク４６の厚み方向に貫通するよう伸びる開孔４６５の複数（図１６の例においては６個）が形成されている。すなわち、流動性被覆材導路４４４は、その下端において、貫通孔４６７を介して、地殻部分ＣＰの上面に開口することとされている。ここで、開孔４６５としては、その大きさ、形状は特に制限されるものではなく、例えば直径８ｍｍの円柱状とすることができる。
【００８１】
当接部材４６４は、底面４６３から下方に突出して地殻部分ＣＰに当接するよう形成されているものであれば、その形状および高さは特に制限されるものではない。具体的には、当接部材４６４はリング状を呈するものでなく、例えば複数の突起状のものなどにより構成されていてもよい。そして、当接部材４６４の高さは、地殻部分ＣＰの上面に形成されるべき流動性被覆材４７による被覆膜の厚さに応じて適宜決定することができ、例えば、０．５〜５ｍｍとされ、特に１．５ｍｍとされる。
【００８２】
図１４において、４３４はシャーピンであって、コアエレベータ本体４３をインナーバーレル本体４０１と仮に固定し、規定以上の応力がシャーピンプランジャ４３５を介して作用された場合に破断するものである。４３６はシャーピンであって、開閉弁体４４をコアエレベータ本体４３と仮に固定し、規定以上の応力が開閉弁体４４に作用される場合に破断するものである。また、４５３はバスケットリフタ、４５４はコアリフタである。
【００８３】
以上のような構成の地殻コアサンプリング装置によれば、作用ディスク４６の当接部材４６４が地殻部分ＣＰに対接して当該地殻部分ＣＰの上面と底面４６３との間に間隙が形成され、この間隙により貫通孔４６７に連通する流動性被覆材滞留空間４６６が形成される。
【００８４】
そして、地殻部分ＣＰの掘削に際して、シャーピン４３６が破断されて開閉弁体４４が上方に押し上げられると、既述の態様により流動性被覆材吐出口５３２と中央貫通孔内の空間とが一時的に連通状態とされることとなるが、これと同期して、流動性被覆材導路４４４と、前記流動性被覆材吐出口５３２との間における、連絡路４４５を介した一時的な連通状態も達成されることとなる。
【００８５】
また、開閉弁体４４が上昇することによって流動性被覆材収容空間５０に保持された流動性被覆材４７に対して圧力が作用され、その結果、流動性被覆材が連通孔４３１を介して中央貫通孔内に供給される。流動性被覆材は、中央貫通孔内を下方に流下して、バスケットリフタ４５３を受け皿として備える地殻コア試料収容空間５１内に充填される。そして、地殻コア試料収容空間５１が流動性被覆材により満たされると、その後供給される流動性被覆材の全部または大部分は、連絡路４４５を介して流動性被覆材導路４４４内に流入することとなる。流動性被覆材導路４４４内に流入した流動性被覆材は、更に下方に流下して貫通孔４６７から吐出され、その結果、流動性被覆材が流動性被覆材滞留空間４６６内に充填されると共に、当該流動性被覆材の過剰分が開孔４６５を介して作用ディスク４６の上面４６２およびその周囲に溢れ出ることとなる。これにより、地殻部分ＣＰの上面が流動性被覆材によって被覆された状態が確実に実現される。
【００８６】
以上のような地殻コアサンプリング装置を利用した地殻コア試料の採取方法においては、流動性被覆材４７として、流動性を有するものであれば種々のものを利用することができるが、地殻コア試料を被覆することにより、採取される当該地殻コア試料における種々の特性を、地殻中に存在していた状態、または掘削直後の状態を維持することができるものであることが好ましく、採取地殻コア試料を用いた、目的とする研究の種類、掘削対象である地殻の地質の状態などに応じて適宜のものを選択することができる。
具体的には、流動性被覆材４７としては、例えばジャム状の高粘度流動体である高分子ゲルを好ましく用いることができる。また、例えば抗菌性を有するもの、更に、地殻コア試料を被覆した後に硬化する硬化性を有するものなどを適宜用いることも可能である。
【００８７】
本発明の地殻コアサンプリング装置によれば、インナーバーレル本体の内部空間とは独立した態様で流動性被覆材流通路が設けられた構成とされており、流動性被覆材収容空間に保持された流動性被覆材が直接的に、柱状地殻コア部分に対して供給されるため、当該流動性被覆材は、例えば作業用流体などと混合されて稀釈されることがなく、常に、所期の物性が確実に維持された状態で柱状地殻コア部分に対して適用される。従って、当該流動性被覆材に係る適宜の特性が確実に維持されると共に、種々の目的とする研究等に対して適当である地殻コア試料を確実に得ることができる。
【００８８】
また、流動性被覆材が、適宜の速度をもって吐出口より吐出されることにより、当該流動性被覆材は、地殻コア試料収容空間内に進入する柱状地殻コア部分の外周面に対して、勢いをもって吹きつけられることとなるため、掘削時において当該柱状地殻コア部分の外周面に不可避的に付着する、汚染物質の導入源、または汚染物質としての作業用流体を、当該外周面から払拭することが可能であり、その結果、外来の異質物質による汚染がない、または、このような汚染が実質的にない状態の地殻コア試料を採取することが可能である。
【００８９】
更に、筒状のロッド部により流動性被覆材導路が設けられた構成とされていることにより、地殻コア試料を、その上面を含む全外表面が流動性被覆材により確実に被覆された状態で得ることができ、従って、流動性被覆材による所期の効果が確実に得られる。
【００９０】
以上の本発明の地殻コアサンプリング装置においては、柱状地殻コア部分の掘削に際して、インナーバーレルは、掘削船から投入してドリルパイプ内を自由落下させることによってアウターバーレル内の所定の位置に配設されるが、シャーピンが配設されていることにより、インナーバーレルが水中に突入して開閉弁体および／またはコアエレベータに上方向へ大きな衝撃力が作用された場合であっても、当該コアエレベータおよび／または開閉弁体が期せずして上方に移動して、多量の流動性被覆材が流失してしまうことが防止される。
【００９１】
本発明の地殻コア試料の採取方法によれば、地殻コア試料が、例えば作業用流体に由来する汚染物質がその外表面から除去された態様で流動性被覆材により被覆されるため、当該地殻コア試料における地殻内での状態、または掘削直後の状態が確実に保持されることとなり、従って、地殻コア試料を、種々の研究に適した態様で採取することができる。
【００９２】
本発明に係る地殻コアサンプリング装置を用いる場合の掘削方法は、特定のものに限定されず、公知の種々の掘削方法において実施することができる。特に、上述のライザー掘削法のような掘削船を利用した海底地殻の掘削において容易に実施することができる。
【００９３】
以上、本発明の地殻コアサンプリング装置および地殻コア試料の採取方法を具体的に説明したが、本発明においては種々変更を加えることが可能である。
例えば、流動性被覆材は、流動性被覆材吐出口から、軸方向に垂直に吐出される必要はなく、例えば下方に傾斜した方向に吐出されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】掘削船を用いて海底地殻をライザー掘削法により掘削する場合を示す説明図である。
【図２】ライザーパイプを構成する構成ユニットの詳細を、ドリルパイプが通った状態のメインパイプにおける筒軸に沿った断面と共に示す、説明用一部断面図である。
【図３】海底の掘削を開始する直前のドリルパイプおよびドリルビットを、その筒軸に沿った断面を一部を簡略化して示した説明用断面図である。
【図４】海底の掘削を開始した直後のドリルパイプおよびドリルビットを、その筒軸に沿った断面を一部を簡略化して示した説明用断面図である。
【図５】海底の掘削中のドリルパイプおよびドリルビットを、その筒軸に沿った断面を一部を簡略化して示した説明用断面図である。
【図６】本発明の地殻コアサンプリング装置の構成を断面で拡大して示す説明用拡大図である。
【図７】図３において示される状態における動作状態の地殻コアサンプリング装置を拡大して示す説明用拡大図である。
【図８】図４において示される状態における動作状態の地殻コアサンプリング装置を拡大して示す説明用拡大図である。
【図９】図５において示される状態における動作状態の地殻コアサンプリング装置を拡大して示す説明用拡大図である。
【図１０】流動性被覆材に被覆された地殻コア試料を示す、筒軸に垂直な断面を示す説明用断面図である。
【図１１】従来の地殻コアサンプリング装置において、海底の掘削を開始した直後のドリルパイプおよびドリルビットを、その筒軸に沿った断面を一部を簡略化して示した説明用断面図である。
【図１２】従来の地殻コアサンプリング装置において、海底の掘削中のドリルパイプおよびドリルビットを、その筒軸に沿った断面を一部を簡略化して示した説明用断面図である。
【図１３】本発明の地殻コアサンプリング装置の他の例の構成を、その一部を省略して筒軸に沿った断面で示す説明用断面図であって、地殻の掘削が開始される直前の状態を示す。
【図１４】図１３の例におけるインナーバーレルの構成を、筒軸に沿った断面で拡大して示す説明用断面図である。
【図１５】作用ディスクの構成を、ロッド部の筒軸に沿った断面を拡大して示す説明用断面図である。
【図１６】作用ディスクの底面を拡大して示す説明用平面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０  掘削船
１１  パワースイベル
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  推進装置
１３  海面
１４  噴出防止装置
１５  海底面
１６  地殻
１７  ケーシングパイプ
１８  保護膜
２０  ライザーパイプ
２１  ドリルパイプ
２２  メインパイプ
２３  アウターバーレル
２４  作業用流体流通路
２５  環状流通路
２７  キル・チョークライン
２８  ラインホルダー
３０  ドリルビット
３０１  作業用流体吐出口
３１  カッターエレメント
３５  地殻コア試料
３６  流動性被覆材層
３７  地殻コア
３７１  柱状地殻コア部分
４０  インナーバーレル
４０１  インナーバーレル本体
４０２  閉塞部材
４０３  ストッパー
４０４  柱状地殻コア部分進入用開口
４１  コアエレベータ
４１１  上空間部
４１２  テーパー部
４１３  下空間部
４１４、４１５  Ｏ−リング
４２  流通路形成部材
４３  コアエレベータ本体
４３１  連通孔
４３２  連通路
４３３  突起状当接部
４３４  シャーピン
４３５  シャーピンプランジャ
４３６  シャーピン
４４  開閉弁体
４４１  ロッド部
４４１ａ  基端部
４４１ｂ  筒状先端部
４４２  フランジ
４４３  延長用筒状ロッド部材
４４４  流動性被覆材導路
４４５  連絡路
４５  弁体部分
４５１  連結部
４５２  Ｏ−リング
４５３  バスケットリフタ
４５４  コアリフタ
４６  作用ディスク
４６１  円筒状連結部
４６２  上面
４６３  底面
４６４  当接部材
４６５  開孔
４６６  流動性被覆材滞留空間
４６７  貫通孔
４７  流動性被覆材
５０  流動性被覆材収容空間
５１  地殻コア試料収容空間
５３  流動性被覆材流通路
５３１  導入口
５３２  流動性被覆材吐出口
６０  インナーバーレル
６１  封止部材
６２  流動性被覆材吐出口部材
６３  連続ロッド
６４  弁体部材
６５  開閉弁
６６  作用ディスク
６７  流動性被覆材
６８  流動性被覆材吐出孔
ＣＰ  地殻部分
Ｇ  環状間隙
Ｐ  柱状地殻コア部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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