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2018年5月26日，自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局對社會(huì)公布了“向地球深部進(jìn)軍”——松遼盆地大陸深部科學(xué)鉆探工程的重大成果。 “松科二井”目前的完鉆深度，已經(jīng)讓它成為亞洲國家實(shí)施的最深大陸科學(xué)鉆井。 當(dāng)然，這次發(fā)布的重大成果不只有“深度”這么簡單。整個(gè)工程攻克了超高溫鉆探和大口徑取心等重大技術(shù)難題、推動(dòng)了核心技術(shù)的自主創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了大陸科學(xué)鉆探技術(shù)上的多項(xiàng)突破，工程獲取的415萬組24TB的深部實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將成為打開地球深部奧秘的“金鑰匙”。 “松科二井”全景 那么，“松科二井”到底是個(gè)啥？我們?yōu)槭裁匆虻厍蛏畈窟M(jìn)軍？未來我們會(huì)繼續(xù)鉆探嗎？ 走，讓我們一探究竟！ “松科二井”是個(gè)啥？ “松科二井”是自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局組織實(shí)施的松遼盆地大陸深部科學(xué)鉆探工程，完鉆深度7018米，是亞洲國家實(shí)施的最深大陸科學(xué)鉆井，也是國際大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃（ICDP）成立22年來實(shí)施的最深鉆井。 工程超額完成了預(yù)定目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了理論、技術(shù)、工程、裝備的重大突破，為搶占深部鉆探技術(shù)國際制高點(diǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對保障國家能源安全、建設(shè)“百年大慶”和實(shí)施“振興東北老工業(yè)基地”戰(zhàn)略具有重要意義。 我們?yōu)槭裁匆虻厍蛏畈窟M(jìn)軍？ 曾幾何時(shí)，“上九天攬?jiān)?，下五洋捉鱉”一直是人類探索自然的夢想。 如今，人類的航天探測器已在太空留下足跡，深潛器也一次次突破洋底極限深度。然而，比起“上天下?！?，人類的“入地”之旅卻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(yàn)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”。  鉆探示意圖 “松科二井”大事記 從2012年5月現(xiàn)場探勘，到2018年3月18日7018米井深完鉆，工程人員和科研人員付出了艱辛的努力。  '松科二井'大事記 “松科二井”都取得了哪些科學(xué)成果？ 1. 發(fā)現(xiàn)了松遼盆地深部兩種清潔能源具有良好的勘探開發(fā)前景 完整揭示了深部頁巖氣資源潛力 。在松遼盆地深部凹陷帶沙河子組和火石嶺組（3350 米以深）地層中發(fā)現(xiàn)頁巖氣氣測異常43層，累計(jì)厚度102米，甲烷占全烴組分平均含量的86%，異常幅度與背景值的平均比值為 14.77，證實(shí)了松遼盆地深部存在有利的頁巖氣層系。 首次發(fā)現(xiàn)了具備開發(fā)條件的盆地型干熱巖地層。在井深 4400 米—7018 米發(fā)現(xiàn)溫度150℃ ～240℃高溫干熱巖體和2層含高放射性元素異常地層，熱流值為84毫瓦/平方米，展示了松遼盆地具有良好的地?zé)崮荛_發(fā)應(yīng)用潛力。  松遼盆地深部能源資源示意圖 2. 獲得了白堊紀(jì)陸地古氣候演變規(guī)律的三項(xiàng)重要證據(jù) 實(shí)現(xiàn)了對白堊紀(jì)最完整最連續(xù)陸相地層厘米級高分辨率的精細(xì)刻畫.建立了白堊紀(jì)地層演化的重要地質(zhì)歷史檔案；重建了白堊紀(jì)陸相百萬年至十萬年尺度氣候演化歷史，發(fā)現(xiàn)了各個(gè)時(shí)間尺度陸相氣候變化的主要控制因素，為研究地球氣候系統(tǒng)在溫室氣候條件下演變機(jī)制找到了新證據(jù)；發(fā)現(xiàn)了白堊紀(jì)氣候波動(dòng)重大事件，捕捉到大規(guī)模火山爆發(fā)排放二氧化碳引發(fā)陸相氣候劇烈波動(dòng)的重要信息，證實(shí)了氣候快速變化是導(dǎo)致恐龍滅絕的誘發(fā)因素。 3. 取得了基礎(chǔ)地質(zhì)研究三項(xiàng)重大進(jìn)展 創(chuàng)建了完整的松遼盆地陸相地層標(biāo)準(zhǔn)剖面，建立了地層對比的“金柱子”；建立了松遼盆地演化新模式；首次發(fā)現(xiàn)了松遼盆地多次、短期海侵事件的新證據(jù)，豐富了白堊紀(jì)陸相生油理論，對松遼盆地深部油氣勘探有重要的指導(dǎo)意義。 “松科二井”實(shí)現(xiàn)了哪些技術(shù)突破？ 1. 創(chuàng)新了超深井大口徑取心技術(shù)體系 在世界上首次研發(fā)并成功應(yīng)用 311mm大口徑一次取心成井技術(shù)；中空井底動(dòng)力繩索取心、機(jī)械輔助無損出心技術(shù)； 研發(fā)出系列大口徑長鉆程取心鉆具和系列國產(chǎn)渦輪鉆具。  研發(fā)的KT 系列長鉆程取心鉆具 2. 創(chuàng)造了鉆探取心技術(shù)四項(xiàng)世界紀(jì)錄 創(chuàng)造了 311mm 口徑單回次取心長度30m 紀(jì)錄； 創(chuàng)造了 216mm 口徑在井深超 4700m單回次取心長度 41m 紀(jì)錄； 創(chuàng)造了 152mm 口徑在超深井段單回次取心長度 33m 紀(jì)錄； 創(chuàng)造了 311mm 超大口徑超千米連續(xù)取心（1650m）紀(jì)錄。  獲得的松科二井超大直徑巖芯 3. 攻克了超高溫鉆井技術(shù)難題 研發(fā)成功超高溫的水基鉆井液體系、固井、隨鉆測溫等系列技術(shù)和全金屬渦輪鉆具，創(chuàng)造了國內(nèi)最高溫度（241℃）條件下鉆進(jìn)新紀(jì)錄。  鉆井液循環(huán)示意圖 “入地”難于“上天”，未來我們會(huì)繼續(xù)“深鉆”！ 科學(xué)鉆探過程中會(huì)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。 所以，表面上看是打一口井，實(shí)際上卻是在考驗(yàn)一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、基礎(chǔ)工業(yè)實(shí)力和整個(gè)科技的發(fā)展水平。
近半個(gè)多世紀(jì)以來，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(dòng)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的途徑。 中國在國際科學(xué)鉆探項(xiàng)目中所獲得的高水平的研究成果得到國際相關(guān)領(lǐng)域的普遍關(guān)注和高度評價(jià)。隨著中國科技實(shí)力的增強(qiáng)，科學(xué)家們將繼續(xù)“深鉆”，按照國家目標(biāo)做更多探索，并引領(lǐng)世界地球科學(xué)的發(fā)展！  本文由科普中國融合創(chuàng)作出品，中國地質(zhì)調(diào)查局科普辦公室 王莉 王穩(wěn)石 侯賀晟 章茵 丁群安 郭俊麗 張凡制作，中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心監(jiān)制，“科普中國”是中國科協(xié)攜同社會(huì)各方利用信息化手段開展科學(xué)傳播的科學(xué)權(quán)威品牌 |
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