大陆科学钻探

1.2.3.1国外大陆科学钻探

大陆地壳远比海洋地壳古老,海洋地壳包含了更多的地球奥秘。大陆也是人类直接生活、获取主要矿产等资源和遭受地质灾害威胁最大的地方。因此,人们迫切希望通过大陆科学钻探来更多地了解大陆。大陆科学钻探始于20世纪70年代,在1996年2月国际大陆科学钻探计划正式成立之前,许多国家已经开始了大陆科学钻探。

前苏联制定了庞大的科学深井钻探计划,在一些主要地震剖面的交汇处布置了20多口7 ~ 12 km的科学超深井。1970年,设计井深15000m的超深井科拉井钻成,到1986,达到12262m井深,成为当今世界最深的钻井。前苏联* * *实施11科学超深井和深井。除了科拉超深井,其他著名的超深井还有萨特勒超深井、乌拉尔超深井、克里沃罗格超深井、第聂伯-顿涅茨克科学钻探、秋明超深井、迪拉兹深井。

德国开展了举世闻名的“联邦德国(KTB)深部钻探计划”,先后在华力西缝合带结晶地块钻探了一口4000.1m的深井和一口9101m的超深井,目的是研究地壳深部的物理化学状态和过程,了解内陆地壳的结构、成分、动力学和演化。

美国实施了超过10个科学钻探项目,所有项目的钻探深度都很浅。最深的是3997.45米深的圣安德烈亚斯断层科学钻探项目。其他已实施的科学钻探项目包括索尔顿湖科学钻探项目、伊利火山链科学钻探项目、长谷地热勘探项目、巴雷斯破火山口科学钻探项目和上地壳项目。

1982年,法国科学家提出了100个需要科学钻探解决的地球科学问题,其中12个问题入选,并计划进行科学钻探。已完成三个问题,钻孔深度分别为900米、1400米和3500米。

瑞典国家电力委员会为了在瑞典中部Gravberg地区的Silyan陨石撞击构造中寻找非生物成因油气,建造了一口深6950m的科学探井。

瑞典、瑞士和英国分别进行了科学钻探,以调查核废料储存地。钻孔深度一般为1000 ~ 2000米,最深2500米..加拿大等国家制定了大陆科学钻探计划,开展了浅孔科学钻探。

日本制定了10年超深井钻探计划,计划在太平洋、菲律宾和亚洲板块结合带钻探超深井。目前,一些针对火山和地震研究的浅至中深科学钻孔已经建成。

1.2.3.2中国大陆科学钻探

我国于2001年开始实施“中国大陆科学钻探工程”,历时4年,在江苏省东海县坚硬结晶岩中建成了一个深度为5158m的连续取心钻孔,目的是研究差异。

——苏鲁超高压变质带的折返机制。2005年,实施了青海湖科学钻探工程。利用ICDP gld 800湖泊钻探取样系统,进行了一系列浅水钻探。本项目的目标是获得东亚高精度的古环境记录,研究区域气候、生态和构造演化及其与其他地区和全球古气候变化的关系。汶川地震发生后,从2008年6月5438+10月,我国组织实施了“汶川地震断裂带大陆科学钻探”,研究地震机制,开展地震监测预报。该项目计划建设5口科学钻探井,钻探深度从550米到3350米不等。最近,在深部勘探计划的特殊范围内,中国围绕万米以上科学钻探的选址,建设了6 ~ 7个小直径科学钻探孔,深度为2000 ~ 3000米。

松辽盆地大陆科学钻探计划由围绕大庆地区布置的宋克1井(南孔和北孔)和宋克2井(东孔和西孔)组成(图1.6)。“2井4孔”分别取心钻遇不同的白垩系地层,最后将各井的岩心连接起来,构成一个完整的松辽盆地地质综合剖面。2009年,基于国家“973”计划和大庆石油管理局资助的宋克1井成果,中国地质大学王成山教授领衔的“松辽盆地大陆科学钻探”项目申报并获得国际大陆科学钻探计划(ICDP)批准。2012年,由国土资源部批准,地质矿产调查评价财政专项资金支持,中国地质调查局组织,中国地质调查局勘查技术研究院承担的“松辽盆地深部资源与环境钻探工程示范”项目,实施了松辽盆地科学钻探计划的主体工程——宋克2井(洞井)(以下简称宋克2井)。

图1.6松辽盆地东西剖面“2井4孔”投影图

2006~2007年,在大庆实施了“宋克1井”项目,分别钻探了1810m和1910m两口取心井,用于研究白垩纪地表系统重大地质事件和温室气候变化。宋克2井设计井深6400米,于2004年4月14日钻成。松辽盆地国际大陆科学钻探工程的总体目标是通过科学钻探工程实现“2井4孔万米连续取芯”,填补完整、连续的白垩纪大陆沉积记录的世界空白,为研究6543.8+0.4亿年至6500万年前全球温室的气候与环境变化奠定坚实的研究基础,建立服务于“百年大庆”建设和基础地质的“黄金支柱”。同时,通过获得松辽盆地最深达6400m的原位连续地球物理参数,为松辽盆地及相关类似盆地的地球物理勘探提供了科学的“标尺”。通过该项目的实施,将在中国大陆深部科学钻探关键技术研究中全面提升我国深部科学钻探技术水平,最终形成具有我国自主知识产权的科学钻探技术和方法体系,为我国万米超深井科学钻探提供技术储备;中国大陆深部科学钻探技术研发水平达到国际先进水平,为中国重大地球科学发现和矿产资源储量快速增长提供了技术支撑。

1.2.3.3国际大陆科学钻探计划(ICDP)

为协调全球大陆科学钻探活动,降低各国实施此项活动的成本和风险,实现成果共享,最终推动大陆科学钻探在地学研究中的普及和应用,国际大陆科学钻探计划(ICDP)于1996年2月由德国、美国和中国共同发起,总部设在德国波茨坦的德国地学研究中心(GFZ)。ICDP成立20年,有25个成员,包括德国、美国、中国、日本、波兰、加拿大、奥地利、冰岛、挪威、意大利、西班牙、瑞典、法国、以色列、捷克、南非、芬兰、新西兰、瑞士、印度、荷兰、英国、韩国和比利时。自启动以来,该计划已经资助了数十个科学钻探项目,新的国家和团体已经加入或申请加入该计划。中国的“中国大别-苏鲁UHP变质带大陆科学钻探工程”、“青海湖科学钻探工程”、“白垩纪松辽盆地大陆科学钻探工程”被列为ICDP项目,得到了国际大陆科学钻探计划的资助。