地下望遠(yuǎn)鏡“地殼一號(hào)”鉆機(jī)

目前最深的鉆井來(lái)自俄羅斯的科拉鉆井，最近幾年，我國(guó)在地質(zhì)勘探領(lǐng)域也發(fā)展迅速，據(jù)了解，有著地下望遠(yuǎn)鏡之稱的“地殼一號(hào)”鉆機(jī)在我國(guó)也投入試驗(yàn)，一旦“地殼一號(hào)”預(yù)期目標(biāo)完成，我國(guó)將成為繼前蘇聯(lián)和德國(guó)之后世界上第三個(gè)擁有萬(wàn)米大陸科學(xué)鉆探專(zhuān)用裝備和相關(guān)技術(shù)的國(guó)家。

該試驗(yàn)經(jīng)過(guò)5年時(shí)間，完成8口科學(xué)鉆井，地下進(jìn)尺16000米，編錄巖心14606米，使我國(guó)的深部鉆探從一片空白發(fā)展到碩果累累。這是讓大陸科學(xué)鉆探選址與鉆探實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)引以為豪的成績(jī)。日前，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局組織專(zhuān)家，對(duì)深部探測(cè)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究專(zhuān)項(xiàng)（“深部專(zhuān)項(xiàng)”）的大陸科學(xué)鉆探選址與鉆探實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所屬5個(gè)課題進(jìn)行了驗(yàn)收，認(rèn)為課題組不僅完成了預(yù)期任務(wù)，還取得了多項(xiàng)新進(jìn)展。

由“深部專(zhuān)項(xiàng)”中最大的科學(xué)裝置“地殼一號(hào)”萬(wàn)米鉆機(jī)施工的松科2井在黑龍江省安達(dá)市開(kāi)鉆，按照計(jì)劃向地心進(jìn)發(fā)，2865~6400米深的地層巖心被接連不斷地取出，“就像病人看病時(shí)需要做CT，‘地殼一號(hào)’是一個(gè)獲取地球深部的物質(zhì)和樣品的裝置，樣品供地質(zhì)專(zhuān)家分析，幫助我們了解地球深部的奧秘。”吉林大學(xué)建工學(xué)院院長(zhǎng)孫友宏告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。  

中國(guó)科學(xué)院院士李廷棟介紹，通過(guò)大陸科學(xué)鉆探對(duì)巖石圈進(jìn)行直接觀測(cè)，可以揭示大陸地殼的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)構(gòu)造，校正地球物理對(duì)地球深部的遙測(cè)結(jié)果，揭示地震發(fā)生規(guī)律，研究全球氣候變化及環(huán)境變遷，探索地下微生物的分布及潛育條件，預(yù)防環(huán)境及地下水污染，處理核廢料，長(zhǎng)期觀察地球變化，可以解決一系列重大基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，對(duì)了解地球資源與環(huán)境、合理開(kāi)發(fā)和保護(hù)地球起到至關(guān)重要的作用。 

這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是我國(guó)深部探測(cè)的終點(diǎn)。孫友宏介紹，6400米的“地殼一號(hào)”只是基礎(chǔ)階段，未來(lái)，在“地殼一號(hào)”基礎(chǔ)上新建的“地殼二號(hào)”，準(zhǔn)備挑戰(zhàn)研發(fā)15000米的鉆機(jī)，向俄羅斯世界最深鉆機(jī)的寶座發(fā)起沖擊。 

深部鉆探揭開(kāi)地球秘密的同時(shí)，也修改了許多傳統(tǒng)的地質(zhì)認(rèn)識(shí)和理論，甚至顛覆了很多過(guò)去的權(quán)威觀點(diǎn)。“教科書(shū)上說(shuō)的地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，其實(shí)只是地質(zhì)學(xué)家的推測(cè)，到底是不是，不親自看一看，誰(shuí)也不知道。”孫友宏說(shuō)。雅魯藏布江縫合帶，是個(gè)可能存在“超級(jí)鉻礦”的區(qū)域。中國(guó)唯一的大型鉻礦羅布莎就位于這個(gè)海拔超過(guò)4000米的區(qū)域，其儲(chǔ)量一直被認(rèn)為只有500萬(wàn)噸。這個(gè)結(jié)論自改革開(kāi)放以來(lái)就沒(méi)有改變過(guò)。 

隨著羅布莎科學(xué)鉆井的深入，探測(cè)深度1800多米時(shí)有了驚人的新發(fā)現(xiàn)，這里的鉻礦石中存在金剛石，“過(guò)去認(rèn)為洋殼很淺，表層壓力小，不應(yīng)該生成金剛石。鉻礦的包體里發(fā)現(xiàn)金剛石，說(shuō)明這個(gè)鉻礦形成于高溫高壓的地幔深層。”深部專(zhuān)項(xiàng)首席科學(xué)家、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院副院長(zhǎng)董樹(shù)文解釋。 

董樹(shù)文介紹，在地球科學(xué)理論方面，通過(guò)深部探測(cè)的最新認(rèn)識(shí)，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(jié)構(gòu)、龍門(mén)山陡立的地殼巖片走滑結(jié)構(gòu)，挑戰(zhàn)了國(guó)際上的青藏高原東北緣物質(zhì)逃逸的“下地殼隧道流”主流模式。“從地球物理數(shù)據(jù)獲得的認(rèn)識(shí)往往有很多爭(zhēng)議，需要驗(yàn)證，而鉆探是最好的驗(yàn)證手段。不管是搞地質(zhì)礦產(chǎn)還是環(huán)境災(zāi)害，深部探測(cè)都是地質(zhì)工作的方向性問(wèn)題。必須從三維空間搞清楚地球的結(jié)構(gòu)，這樣才能解決各種地質(zhì)問(wèn)題。”李廷棟告訴記者。 

“上天、入地、下海”是21世紀(jì)人類(lèi)探索自然奧秘的三大壯舉。與“上天”“下海”相比，我國(guó)的“入地”工程起步較晚。“其實(shí)是上天不易，入地更難。對(duì)于深部鉆探來(lái)說(shuō)，溫度是一個(gè)大問(wèn)題，一般地區(qū)低溫梯度是三度，鉆頭能否適應(yīng)這樣的低溫，是個(gè)難題。”孫友宏感慨地說(shuō)。錢(qián)江機(jī)械是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)鉆機(jī)和鉆桿的省科技型制造商。可提供煤礦鉆機(jī)，ZDY系列全液壓坑道鉆機(jī)，鉆機(jī)配件，鉆桿，鉆頭，接頭，注漿泵等地質(zhì)勘探設(shè)備及工具零件 

中國(guó)的地形地貌復(fù)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(zhàn)，科學(xué)家們還要面對(duì)資金的缺乏和來(lái)自社會(huì)質(zhì)疑的聲音。不過(guò)，隨著五年“深部專(zhuān)項(xiàng)”的實(shí)施，一系列成果陸續(xù)涌現(xiàn)，“開(kāi)始有很多質(zhì)疑聲，后來(lái)慢慢消失了。”李廷棟說(shuō)。“雖然相較于國(guó)外晚了幾十年，但中國(guó)深部探測(cè)的這一步終于跨出去了，而且這一步跨得很堅(jiān)實(shí)，也很有力量。實(shí)現(xiàn)了幾代人的‘入地’夙愿。”董樹(shù)文說(shuō)。在李廷棟看來(lái)，目前，我們掌握了深部探測(cè)的技術(shù)方法，形成了隊(duì)伍，取得了豐富的成果，具備了探測(cè)的條件，因此啟動(dòng)“地殼探測(cè)工程”國(guó)家入地計(jì)劃的基礎(chǔ)和條件已經(jīng)成熟。