据报道,5月26日在黑龙江省安达市,松辽盆地大陆深部科学钻探工程即松科二井超额完成预定目标,胜利完井。据悉,这是全球首个钻穿白垩纪陆相地层、完钻井深达7018米的科学钻探井,标志着我们已经“到达”了恐龙时代。
入地难深地打孔绝非易事
凡尔纳著名的科幻小说《地心游记》,描绘了主人公在地心游历一番的神奇经历。但实际上,要想对地球内部结构有更深入的了解,目前而言,最直接有效的方式就是打一口科学钻探井,让人类的视界范围深入到地球内部。
往深处钻探绝非易事,会遇到一系列的世界难题。首先,在高温高压的地下环境下,钻机的配件和电子元件能否正常工作;其次,在高温高压下,井壁岩石容易破碎,造成井壁垮塌、卡钻等井下事故。
此外,地质学家要求自井深2865米至井底连续采取岩芯用于研究,需要保证取出的深部岩芯完好无缺。所以,表面上看是打一口井,实际上却是在考验国家的经济实力、基础工业实力和整个科技的发展水平。
无前例亚洲最深科学钻井
松科二井工程首席工程师王成善表示,松科二井完井是国际大陆科学钻探计划历程中一件大事,也是中国入地工程一件标志性事件。
松科二井于2014年4月13日开钻,历时4年多时间,完钻井深7018米,成为亚洲国家实施的最深大陆科学钻井和国际大陆科学钻探计划(ICDP)成立22年来实施的最深钻井。工程取得了地质科技四项重大突破与进展。
据报道,外国专家学者也对松科二井成果高度认可。国际大陆科学钻探计划发来的贺信中表示,松科二井深度史无前例,该项目不仅对中国大陆科学钻探,而且对大陆科学钻探工作具有“引领”作用,在科学上、技术上和国际合作上都是“灯塔性”样板工程。
金柱子探索无尽科学之谜
地球深部蕴藏着无尽的科学之谜,是维系万物生存的物质根本、能量基础。由于坚硬的岩石、高温高压的极端环境,人类对地球深部的认知远未达到对太空的认知程度。科学钻探是获取地球深部物质和了解地球内部信息最直接和最可靠的方法,被誉为人类的“入地望远镜”和地球内部物质的“采样器”。
王成善表示,这是全球首次实现了对白垩纪(距今1.45亿到0.65亿年)最完整、最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画,首次重建了白垩纪陆相百万年至十万年尺度气候演化历史,发现了大规模火山爆发排放二氧化碳引发陆相气候剧烈波动的重要信息。
松科二井创建了完整的松辽盆地陆相地层标准剖面——“金柱子”,为开展区域性和全球地层对比研究提供了重要的陆相“标尺”,揭示了松辽盆地深部地质构造特征。
解谜团恐龙时代穿越旅行
作为地质历史中典型温室气候时期的代表,距今6500万年至1.45亿年的白垩纪是距今最近、地质记录保存最为完整的时期。那个时候,恐龙曾一度成为地球的霸主。
白垩纪既是恐龙的大繁殖时期,也是它们发生大灭绝的时期,要解开白垩纪的谜团,必须对陆相沉积记录进行整合研究。作为世界上发育时间最长的陆相湖泊盆地,松辽盆地有着完整的演化历史,8000万年的历史,4000米厚的白垩纪连续沉积地层,这些集聚着历史痕迹的数字背后,是那个时代遗留给人们的馈赠。
凭借松科二井获取的连续完整地质记录,我国首次重建了相对连续的白垩纪——古近纪界线附近的陆相气候记录。根据记录可以看出,由于大规模火山喷发导致剧烈的升温和二氧化碳浓度上升,造成了松辽盆地中的部分物种,包括恐龙的灭绝,随后短时间内小行星的撞击使原本不稳定的生态系统发生崩溃。
论古今寻找气候演变规律
松科二井获得了白垩纪陆地古气候演变规律的三项重要证据:首次实现了对白垩纪最完整最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画,建立了白垩纪重要地质历史档案,为研究白垩纪古气候演变提供了重要的科学依据;首次重建了白垩纪陆相百万年至十万年尺度气候演化历史,发现了各个时间尺度陆相气候变化的主要控制因素,为研究地球气候系统在温室气候条件下演变机制找到了新证据;发现了白垩纪气候波动重大事件,捕捉到大规模火山爆发排放二氧化碳引发陆相气候剧烈波动的重要信息,证实了气候快速变化是导致恐龙灭绝的诱发因素。
过去这个研究领域在世界范围内一直处于空白区,松科二井获得了白垩纪陆地古气候演变规律的三项重要证据,使我国在该研究领域成为“引领者”。更为重要的是,对古气候演变规律的探寻,对研究和预测未来全球气候变化意义重大。
深勘探确保国家能源安全
寻找深部能源是保障我国能源安全的重大战略任务,地球深部开发对生态环境的扰动比地表更小,更符合生态文明建设要求。
松科二井钻探中,发现了松辽盆地深部两种清洁能源具有良好的勘探开发前景。在松辽盆地深部凹陷带沙河子组和火石岭组(3350米以深)地层中发现页岩气气测异常43层,累计厚度102米,甲烷占全烃组分平均含量的86%,证实了松辽盆地深部存在有利的页岩气层系。此外,还发现了具备开发条件的盆地型干热岩地层。在井深4400~7018米发现温度150~240℃高温干热岩体和2层含高放射性元素异常地层,展示了松辽盆地具有良好的地热能开发应用潜力。
传统对大庆地区页岩气的认知在1000米左右,而松科二井揭示了松辽盆地深部地热能与页岩气等清洁能源的良好潜力,为保障国家能源安全、深部能源勘探提供了新方向。
综合新华社、中新、《人民日报》报道
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