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    中国“入地”工程:掌握6400米大陆科学钻探技术
    时间:2015-11-24 18:24 来源:中国智慧结构网 作者:管理员 点击:
       5年时间,完成8口科学钻井,地下进尺16000米,编录岩心14606米,使我国的深部钻探从一片空白发展到硕果累累。这是让大陆科学钻探选址与钻探实验项目团队引以为豪的成绩。

  日前,中国地质调查局组织专家,对深部探测技术与实验研究专项(“深部专项”)的大陆科学钻探选址与钻探实验项目所属5个课题进行了验收,认为课题组不仅完成了预期任务,还取得了多项新进展。

     “地下望远镜”

  今年4月,由“深部专项”中最大的科学装置“地壳一号”万米钻机施工的松科2井在黑龙江省安达市开钻,按照计划向地心进发,2865~6400米深的地层岩心被接连不断地取出。

  “就像病人看病时需要做CT,‘地壳一号’是一个获取地球深部的物质和样品的装置,样品供地质专家分析,帮助我们了解地球深部的奥秘。”吉林大学建工学院院长孙友宏告诉《中国科学报》记者。

  由深部钻探技术和地球物理遥测技术构成的科学钻探工程被誉为“地下望远镜”,是“深部专项”的基础性项目。

  中国科学院院士李廷栋介绍,通过大陆科学钻探对岩石圈进行直接观测,可以揭示大陆地壳的物质组成与结构构造,校正地球物理对地球深部的遥测结果,揭示地震发生规律,研究全球气候变化及环境变迁,探索地下微生物的分布及潜育条件,预防环境及地下水污染,处理核废料,长期观察地球变化,可以解决一系列重大基础科学问题,对了解地球资源与环境、合理开发和保护地球起到至关重要的作用。

  一旦“地壳一号”预期目标完成,我国将成为继前苏联和德国之后世界上第三个拥有万米大陆科学钻探专用装备和相关技术的国家。

  这还远远不是我国深部探测的终点。孙友宏介绍,6400米的“地壳一号”只是基础阶段,未来,在“地壳一号”基础上新建的“地壳二号”,准备挑战研发15000米的钻机,向俄罗斯世界最深钻机的宝座发起冲击。

  颠覆教科书的发现

  深部钻探揭开地球秘密的同时,也修改了许多传统的地质认识和理论,甚至颠覆了很多过去的权威观点。

  “教科书上说的地球内部的结构,其实只是地质学家的推测,到底是不是,不亲自看一看,谁也不知道。”孙友宏说。

  雅鲁藏布江缝合带,是个可能存在“超级铬矿”的区域。中国唯一的大型铬矿罗布莎就位于这个海拔超过4000米的区域,其储量一直被认为只有500万吨。这个结论自改革开放以来就没有改变过。

  随着罗布莎科学钻井的深入,探测深度1800多米时有了惊人的新发现,这里的铬矿石中存在金刚石,“过去认为洋壳很浅,表层压力小,不应该生成金刚石。铬矿的包体里发现金刚石,说明这个铬矿形成于高温高压的地幔深层。”深部专项首席科学家、中国地质科学院副院长董树文解释。

  董树文介绍,在地球科学理论方面,通过深部探测的最新认识,存在一些意想不到的重大成果。比如青藏高原东北部下地壳和莫霍面叠置的缩短结构、龙门山陡立的地壳岩片走滑结构,挑战了国际上的青藏高原东北缘物质逃逸的“下地壳隧道流”主流模式。

  “从地球物理数据获得的认识往往有很多争议,需要验证,而钻探是最好的验证手段。不管是搞地质矿产还是环境灾害,深部探测都是地质工作的方向性问题。必须从三维空间搞清楚地球的结构,这样才能解决各种地质问题。”李廷栋告诉记者。

   入地“中国梦”

  “上天、入地、下海”是21世纪人类探索自然奥秘的三大壮举。与“上天”“下海”相比,我国的“入地”工程起步较晚。

  “其实是上天不易,入地更难。对于深部钻探来说,温度是一个大问题,一般地区低温梯度是三度,钻头能否适应这样的低温,是个难题。”孙友宏感慨地说。

  中国的地形地貌复杂,这也为探寻地下世界增加了困难。而且,除了大自然的挑战,科学家们还要面对资金的缺乏和来自社会质疑的声音。

  不过,随着五年“深部专项”的实施,一系列成果陆续涌现,“开始有很多质疑声,后来慢慢消失了。”李廷栋说。

  “虽然相较于国外晚了几十年,但中国深部探测的这一步终于跨出去了,而且这一步跨得很坚实,也很有力量。实现了几代人的‘入地’夙愿。”董树文说。

  在李廷栋看来,目前,我们掌握了深部探测的技术方法,形成了队伍,取得了丰富的成果,具备了探测的条件,因此启动“地壳探测工程”国家入地计划的基础和条件已经成熟。

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