“上九天攬月,,下五洋捉鱉”一直是人類自古以來的夢想。如今,,比起“上天下?!保祟惖摹叭氲亍敝脜s由于地殼巖石阻隔而困難重重,。地球深處到底什么樣,?一直吸引著科學(xué)家們孜孜不倦地探索。 若想對地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物質(zhì)成分進(jìn)行探測,,最直接,、最有效和最可靠的方法是向地球縱深打一口科學(xué)鉆探井,將人類的“視距”向地球內(nèi)部延伸數(shù)千米甚至上萬米,,進(jìn)而一探究竟,。通過科學(xué)鉆探,在地質(zhì)學(xué)方面,,可以研究地球深部構(gòu)造及演化,、地球深部流體及其作用,校驗地球物理探測結(jié)果;在資源能源開發(fā)利用方面,,可以研究成礦理論,、油氣成因,調(diào)查和開發(fā)深部熱能,;在環(huán)境科學(xué)方面,,可以研究地震成因、火山噴發(fā)機(jī)理,、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警,、地球氣候演變、生命演化歷史,。因此,,科學(xué)鉆探被形象地譽(yù)為了解地球內(nèi)部信息的“望遠(yuǎn)鏡”。 科學(xué)鉆探始于20世紀(jì)60年代,,分為大洋鉆探和大陸鉆探,,已有許多國家在洋底和大陸打了近百口深淺不一的科學(xué)鉆孔。比如,,舉世聞名的德國KTB深層巖芯項目,,工程歷時近15年,最終孔深達(dá)到9101米,。來自12個國家的400多位科學(xué)家,,在此共執(zhí)行了200多項地學(xué)研究項目,以了解大陸地殼的結(jié)構(gòu),、成分,、動力學(xué)、演化過程,。 1996年2月,,德國、中國,、美國作為第一批成員,,發(fā)起了國際大陸科學(xué)鉆探計劃(ICDP),至今已有近20個國家和團(tuán)體加入該計劃,。ICDP的成立為科學(xué)鉆探降低風(fēng)險和成本,、裝備技術(shù)和科學(xué)成果的交流和共享都起到了良好的促進(jìn)作用,并與綜合大洋鉆探計劃簽訂協(xié)議,,加強(qiáng)兩項計劃在科學(xué)鉆探領(lǐng)域的合作與協(xié)調(diào),共同出版《科學(xué)鉆探期刊》,。 目前,,ICDP已經(jīng)實施了湖泊、隕石撞擊和生物滅絕事件,、研究火山和地?zé)?、斷層帶等幾十個科學(xué)鉆探項目,。我國申請到的三項ICDP項目:“大別—蘇魯”大陸超深鉆、中國環(huán)境科學(xué)鉆探青海湖工程,、科鉆一井和二井工程,,在大陸科學(xué)鉆探領(lǐng)域方面取得令人矚目的成績。 “大別—蘇魯”大陸超深鉆是我國首例大陸鉆探工程,,2001年開工建設(shè),,至2005年完成鉆探施工任務(wù)。該工程是世界第三個超過5000米的科學(xué)深鉆(5158米),,也是全世界穿過造山帶最深部位的科學(xué)深鉆,,被國際地學(xué)界譽(yù)為超高壓變質(zhì)帶大陸動力學(xué)的研究寶地。 2005年7月21日,,青海湖環(huán)境科學(xué)鉆探開鉆,,到9月5日結(jié)束,歷時47天,,分別在青海湖東盆,,南盆等5個地點鉆取了13支巖芯,取得巖芯323米,。通過青海湖科學(xué)鉆探研究,,查明了青海湖湖盆形成演化,氣候構(gòu)造變化和青海湖波動的歷史,。 2007年10月20日,,我國松科一井順利完鉆,總?cè)⌒具M(jìn)尺為2577米,,芯長共計2485米,,是迄今為止世界首次取得的最長的白堊紀(jì)陸相盆地沉積記錄,為“白堊紀(jì)地球表層系統(tǒng)重大地質(zhì)事件與溫室氣候變化”的后續(xù)研究奠定了堅實的基礎(chǔ),。 松科二井于2014年開鉆,,目標(biāo)是通過實施“2井1孔”鉆探,打穿松遼盆地白堊系,,獲取萬米連續(xù)高分辨率的陸相地質(zhì)記錄,。 目前,自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局組織實施的松科二井已經(jīng)完成鉆井深度7018米,,成為亞洲國家實施的最深科學(xué)鉆探井,。值得一提的是,中國白堊紀(jì)大陸科學(xué)鉆探工程使用的是我國自主研發(fā)的中國萬米大陸科學(xué)鉆探專用鉆機(jī)“地殼一號”,。 科學(xué)鉆探過程中會遭遇很多世界級難題,,其中就包括地球的“三高”(高溫、高壓、高地應(yīng)力)問題,。在“三高”條件下,,首先鉆機(jī)的配件和電子元件能否正常工作?其次,,在此條件下井壁巖石容易破碎,,造成井壁垮塌、卡鉆等井下事故,。最后,,從地表打至數(shù)千米深處,井斜度不能超過18度,,由于無法有效地探知井斜的發(fā)生,,這成為制約科學(xué)鉆探的世界級難題。 但近半個多世紀(jì)以來,,各國科學(xué)家孜孜不倦地努力,,科學(xué)鉆探一次又一次帶給人們問號與驚嘆,一次又一次推動了地球科學(xué)取得重大突破,,為人類了解地球內(nèi)部,、研究地球變化和勘探各種資源開辟了新途徑。 但近半個多世紀(jì)以來,,各國科學(xué)家孜孜不倦地努力,,科學(xué)鉆探一次又一次帶給人們問號與驚嘆,一次又一次推動了地球科學(xué)取得重大突破,,為人類了解地球內(nèi)部,、研究地球變化和勘探各種資源開辟了新途徑。(作者:張凡,,系自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局地學(xué)文獻(xiàn)中心高級工程師) |
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