引領全球白堊紀陸相古氣候研究

——大陸科學鉆探工程(松科二井)完井暨學術研討現場會側記

2018-05-28 來源:中國礦業報 本報記者:李平

5月26日上午,在松科二井鉆井現場,隨著中國地質調查局黨組成員、副局長李金發熱情洋溢地宣布松科二井勝利完井,臺下立即響起熱烈的掌聲。至此,歷時四年的鉆進,松科二井鉆井工程任務終于劃上圓滿的句點。承擔鉆井工程任務的中國地質調查局勘探技術研究所在場的所有人員臉上洋溢著幸福。

松科二井是自然資源部中國地質調查局積極踐行習近平總書記“向地球深部進軍”的號令的具體行動,也是自然資源部實施深地探測、深海探測、深空對地觀測和土地科技“三深一土”科技創新戰略的重要組成部分。

松科二井位于黑龍江省安達市遠郊,自2014年正式開工至今歷時四年,主要圍繞開展松遼盆地深部能源資源調查、建立松遼盆地深部地層結構剖面、尋求白堊紀氣候變化地質證據以及研發深部探測技術等四大目標展開。

這幾天,這塊往日鉆機隆隆的土地上,顯得格外熱鬧。來自各路媒體的記者云集于此,爭相報道我國地質鉆探領域這一重大歷史事件,同時一睹高大鉆塔的芳容。“向地球深部進軍”的橫幅,懸掛在巍峨挺拔、高聳入云的“地殼一號”鉆塔上,格外醒目,上面印有“中國地質調查局”的紅色旗幟迎風抖動。國際地質科學聯合會也派員現場祝賀。

作為鉆探工程的施工單位,中國地質調查局勘探技術研究所所長張金昌這幾天格外容光煥發,一舉一動,難以掩飾住內心的激動。該所牽頭組建的松科二井團隊一路披荊斬棘,終于圓滿完成了任務,的確是件令人興奮的事。

張金昌向記者介紹,實際上完成這個鉆探任務并不簡單。根據松科二井首席科學家、中國科學院院士王成善的要求,提取巖心率必須達到95%才符合要求。松科二井設計井深6400米,分5個開次施工,終孔直徑φ152毫米,這樣大口徑鉆孔,要保持巖心95%的提取率,以往沒有實踐過。要想達到那樣嚴格的目標,是很難實現的。

王成善院士提出這樣嚴格的要求,正是基于地質學的理論。他告訴記者,他一再告訴鉆探人員,損失一米巖心,用年代換算,特殊情況下相當于損失一萬年。因此,巖心的提取率將直接影響后期的研究成果。如今巖心提取率已經超過96%,相當不容易了。

松科二井是全球第一口鉆穿白堊紀陸相地層的大陸科學鉆探井,也是我國目前最深的科學鉆探井,被列入中國地質調查局地質調查十大計劃之中,同時受國際大陸科學鉆探計劃(ICDP)資助的科學鉆探工程。

科學鉆探是為地學研究等目的而實施的鉆探,它是通過科學探測地殼巖石圈、生物圈、水圈(含地下流體)的組織結構、物質成分、形成機理等進行各類研究。大陸科學鉆探通過提高對深部地質的研究程度,進而可以解決人類面臨的資源(如油氣、固體礦產、地熱)、災害(如地震、火山)以及環境(如隕石撞擊、核廢料處理)等問題。

工程自2014年4月開鉆,已完成7018米鉆深,不僅刷新了我國大陸科學鉆探的紀錄,而且實物資料豐富,多項技術已突破了國內外科學鉆探的前沿技術,樹起了科學鉆探領域的又一里程碑,同時也標志著我國在“向地球深部進軍”的道路上又邁出了堅實的一步。

為何選擇在松遼盆地開鉆,李金發解釋道,松科二井所在地松遼盆地是當今世界最大的典型陸相沉積盆地之一,是我國最主要的含油氣盆地,保存白堊紀最完整最連續的陸相地層,是探索深部能源資源和尋求白堊紀陸相氣候變化地質證據的絕佳位置。利用獲得的巖心,我國科學家們在全球首次實現了對白堊紀最完整最連續陸相地層厘米級高分辨率的精細刻畫。

王成善院士這樣形容:“松科二井向整個地球科學界提供了一個大舞臺,這個舞臺就是我們建立了白堊紀沉積記錄。也就是我們經常講的,地球演化的檔案。有了這個檔案,我們才能夠去解密那個時候的氣候變化和環境變化。”

“此外,7018米的松科二井還揭示了松遼盆地形成的原因、過程和結果,為支撐大慶油田未來50年發展,保證我國能源安全提供了重要的數據支撐。”王成善介紹,目前松科二井巖心已經全部采集完畢,進入到后期詳細的數據分析階段。這將會在研究白堊紀古氣候演變以及未來人類生存環境演化方面發揮關鍵作用。之所以研究白堊紀,因為這一時期是離我們最近的溫室氣候時期,也是高二氧化碳、高海平面和高溫的“三高”時期。過去發生過什么,未來或許有可能發生什么,搞清楚白堊紀,對于研究未來地球演化,可能會進入這種“三高”時期具有重要的借鑒意義。

王成善表示:“有了檔案,有了很好的時間分辨率,我們就可以重塑那個時候的溫室氣候的古氣候演化歷史。同時,松科二井還首次重建了白堊紀陸相百萬年至10萬年尺度氣候演化歷史。發現了各個時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在溫室氣候條件下演變機制找到了新證據。

記者了解到,此次松科二井發現了松遼盆地深部地熱能、頁巖氣等清潔能源的良好潛力,為深部能源勘探提供了新方向。在松遼盆地深部3350米以深地層中發現頁巖氣氣測異常43層,累計厚度達102米的高甲烷含量地層。

國際地質科學聯合會主席成秋明在致辭中表示,松科二井工程的成功實施,為地球深部探測和科學實驗研究提供了關鍵技術和裝備,拓展了松遼盆地深部頁巖氣、地熱能等清潔能源勘查開發的新空間,同時還引領了全球白堊紀陸相古氣候研究,顯著提升了我國在地質歷史古氣候研究領域的國際影響力。

成秋明說,國際地質科學聯合會致力于促進和鼓勵全球地質科學的研究,加強地球科學研究的國際合作,為國際大科學計劃、工程技術和科普教育提供合作平臺,近年來積極開展跨學科的地學基礎研究和應用研究,與聯合國教科文組織聯合支持國際地球科學計劃。因此,國際地質科學聯合會將繼續支持我國地球深部探測研究,并積極開展更多合作。

中國地質科學院深部探測中心常務副主任呂慶田說,眾所周知,大慶已經開采幾十年了,從“油老大”或者說第一桶油,目前變成第二或者第三。現在開采這部分基本上是3000米以淺(內),過去人們一直認為松遼盆地下部的含油層沒有那么大,過去是1000多米。現在直接驗證了下部的烴源巖層厚度非常大,已經超過了2000多米,這就意味著這一層在區域分布上的量就比以前的要大很多。

此外,松科二井還首次在井深4400米~7018米發現了溫度在150℃~240℃的具備開發條件的高溫干熱巖和2層含高放射性元素異常地層,展示了松遼盆地具有良好的地熱能開發應用潛力。

國務院參事、原國土資源部總工程師張洪濤表示,現在人類只能研究到它的地表大概幾百米到1000米。所以人類要進一步發展,要對地球深部一直充滿好奇心,要開發它、利用它,防止破壞它,我們往下就要繼續探索。

今年65歲的中國地質調查局勘探技術所“松科二井”指揮部總工程師朱永宜原本已經退休,因為要打這個科學鉆,單位又把他返聘回來了。他微笑著告訴記者:“現在終于輕松了,這個國家重大項目已經完成,我也該回家真正的休養了。”

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