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行業新聞

地下望遠鏡“地殼一號”鉆機

目前最深的鉆井來自俄羅斯的科拉鉆井,最近幾年,我國在地質勘探領域也發展迅速,據了解,有著地下望遠鏡之稱的“地殼一號鉆機在我國也投入試驗,一旦“地殼一號”預期目標完成,我國將成為繼前蘇聯和德國之后世界上第三個擁有萬米大陸科學鉆探專用裝備和相關技術的國家。

該試驗經過5年時間,完成8口科學鉆井,地下進尺16000米,編錄巖心14606米,使我國的深部鉆探從一片空白發展到碩果累累。這是讓大陸科學鉆探選址與鉆探實驗項目團隊引以為豪的成績。日前,中國地質調查局組織專家,對深部探測技術與實驗研究專項(“深部專項”)的大陸科學鉆探選址與鉆探實驗項目所屬5個課題進行了驗收,認為課題組不僅完成了預期任務,還取得了多項新進展。

由“深部專項”中最大的科學裝置“地殼一號”萬米鉆機施工的松科2井在黑龍江省安達市開鉆,按照計劃向地心進發,2865~6400米深的地層巖心被接連不斷地取出,“就像病人看病時需要做CT,‘地殼一號’是一個獲取地球深部的物質和樣品的裝置,樣品供地質專家分析,幫助我們了解地球深部的奧秘。”吉林大學建工學院院長孫友宏告訴《中國科學報》記者。  

中國科學院院士李廷棟介紹,通過大陸科學鉆探對巖石圈進行直接觀測,可以揭示大陸地殼的物質組成與結構構造,校正地球物理對地球深部的遙測結果,揭示地震發生規律,研究全球氣候變化及環境變遷,探索地下微生物的分布及潛育條件,預防環境及地下水污染,處理核廢料,長期觀察地球變化,可以解決一系列重大基礎科學問題,對了解地球資源與環境、合理開發和保護地球起到至關重要的作用。 

這還遠遠不是我國深部探測的終點。孫友宏介紹,6400米的“地殼一號”只是基礎階段,未來,在“地殼一號”基礎上新建的“地殼二號”,準備挑戰研發15000米的鉆機,向俄羅斯世界最深鉆機的寶座發起沖擊。 

深部鉆探揭開地球秘密的同時,也修改了許多傳統的地質認識和理論,甚至顛覆了很多過去的權威觀點。“教科書上說的地球內部的結構,其實只是地質學家的推測,到底是不是,不親自看一看,誰也不知道。”孫友宏說。雅魯藏布江縫合帶,是個可能存在“超級鉻礦”的區域。中國唯一的大型鉻礦羅布莎就位于這個海拔超過4000米的區域,其儲量一直被認為只有500萬噸。這個結論自改革開放以來就沒有改變過。 

隨著羅布莎科學鉆井的深入,探測深度1800多米時有了驚人的新發現,這里的鉻礦石中存在金剛石,“過去認為洋殼很淺,表層壓力小,不應該生成金剛石。鉻礦的包體里發現金剛石,說明這個鉻礦形成于高溫高壓的地幔深層。”深部專項首席科學家、中國地質科學院副院長董樹文解釋。 

董樹文介紹,在地球科學理論方面,通過深部探測的最新認識,存在一些意想不到的重大成果。比如青藏高原東北部下地殼和莫霍面疊置的縮短結構、龍門山陡立的地殼巖片走滑結構,挑戰了國際上的青藏高原東北緣物質逃逸的“下地殼隧道流”主流模式。“從地球物理數據獲得的認識往往有很多爭議,需要驗證,而鉆探是最好的驗證手段。不管是搞地質礦產還是環境災害,深部探測都是地質工作的方向性問題。必須從三維空間搞清楚地球的結構,這樣才能解決各種地質問題。”李廷棟告訴記者。 

“上天、入地、下海”是21世紀人類探索自然奧秘的三大壯舉。與“上天”“下海”相比,我國的“入地”工程起步較晚。“其實是上天不易,入地更難。對于深部鉆探來說,溫度是一個大問題,一般地區低溫梯度是三度,鉆頭能否適應這樣的低溫,是個難題。”孫友宏感慨地說。錢江機械是專業生產鉆機和鉆桿的省科技型制造商。可提供煤礦鉆機,ZDY系列全液壓坑道鉆機鉆機配件,鉆桿,鉆頭,接頭,注漿泵等地質勘探設備及工具零件 

中國的地形地貌復雜,這也為探尋地下世界增加了困難。而且,除了大自然的挑戰,科學家們還要面對資金的缺乏和來自社會質疑的聲音。不過,隨著五年“深部專項”的實施,一系列成果陸續涌現,“開始有很多質疑聲,后來慢慢消失了。”李廷棟說。“雖然相較于國外晚了幾十年,但中國深部探測的這一步終于跨出去了,而且這一步跨得很堅實,也很有力量。實現了幾代人的‘入地’夙愿。”董樹文說。在李廷棟看來,目前,我們掌握了深部探測的技術方法,形成了隊伍,取得了豐富的成果,具備了探測的條件,因此啟動“地殼探測工程”國家入地計劃的基礎和條件已經成熟。

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