中国大陆科学钻探实施的必要性与可行性

中国大陆科学钻探实施的必要性与可行性中国地质勘查技术院耿瑞伦１大陆科学钻探概述地球科学从形成迄今已有２５０年左右历史，如今不断地向深度广度发展。以科学探测为目的的包括大陆和海洋在内的科学钻探，在世界范围内已经实施了３０余年，并已取得辉煌成就。科学钻探...     

中国大陆科学钻探的过去、现在和未来——纪念中国大陆科学钻探实施15周年、国际大陆科学钻探委员会成立20周年

大陆科学钻探是"入地"的重要手段,是"深入地球内部的望远镜"。中国大陆科学钻探事业开展15周年以来,取得重要进展,获得全球地学界的高度关注,特别是2001年实施的中国第一口大陆科学深钻(5158m),成果辉煌,影响巨大。继后,又开展了青海湖环境科学钻探、松辽盆地白垩纪科学钻探、柴达木盐湖环境资源科学钻探,汶川地震断裂带科学钻探以及中国大陆科钻资源集成计划,总共钻进约35km,显示了中国科学钻探方兴未艾的景象。为纪念国际大陆科学钻探20周年(1996~2016)和中国大陆科学钻探实施15周年(2001~2016),本文回顾中国大陆科学钻探实施15年来的艰辛和奋斗的历程,展望中国大陆科学钻探的未来。     

ICDP创立20周年: 中国大陆科学钻探方兴未艾

国际大陆科学钻探计划(ICDP)创立于1996年, 至今整整20年。ICDP最初由中国、德国和美国3个发起国组成, 目前拥有24个成员国, 在全球已经组织和资助了30余个大陆科学钻探项目和75个研讨会。研究领域覆盖了全球大陆地球科学的各方面主题, 在诸多领域取得了重要进展。此前我们曾介绍了ICDP的概况和进展, 本文概述近些年ICDP科学主题的调整、组织发展状况和申请流程, 着重介绍与中国地学界关系密切的活动断裂与地震、全球性气候周期与环境变化、地球深部生物圈和矿产资源等几个领域的主要进展或发展方向, 并简要介绍了我国开展的“大陆科学钻探选址与钻探实验”(SinoProbe-05)项目、“汶川断裂带科学钻探”(WFSD)项目以及正在进行的ICDP项目——“白垩纪松辽盆地大陆科学钻探”概况和成果。     

中国大陆科学钻探新进展

自1962年美国提出“国际上地幔项目”（IUMP），将以研究深部陆壳构造形态、物质成分和演化史为主要内容的深部地质学推进到一个新阶段。至今已经30年了。     

汪民在大陆科学钻探中国委员会成立5周年纪念会上提出大陆科学钻要助力找矿突破战略行动

2011年3月18日,纪念国际大陆科学钻探中国委员会成立五周年暨2011年年会在北京举行。国土资源部党组成员、副部长、中国地质调查局局长汪民出席并致辞,希望大陆科学钻进一步面向经济社会发展主战场,助力找矿突破战略行动。     

中国大陆科学钻探面临解决的关键地球科学问题

中国大陆科学钻探面临解决的关键地球科学问题许志琴（中国地质科学院地质所）关键词大陆科学钻探，中国大陆科学钻探是当代地球科学的重大前沿课题，是与航天技术并驾齐驱的又一高科技工程，这一点已为国际地学界所共识。     

中国大陆科学钻探工程进展

经过12年锲而不舍的努力,中国大陆科学钻探工程终于成为国家级大科学工程及国际大陆科学钻探工程项目.直接观察陆壳的"大陆科学钻探"是伸入地球内部的"望远镜",是具有划时代意义的地学高科技系统工程,是解决人类发展所面临的资源、灾害和环境三大问题的重要手段之一,是继人类登月后向地球的又一次挑战!     

中国大陆科学钻探井区深部构造地震波反射特征

中国大陆科学钻探（CCSD）井位于苏鲁超高压变质带南部的东海县境内。井区地震勘探是钻探综合研究项目之一,该项目采用世界先进的数字地震仪和三分量数字检波器,对line 1线剖面进行了测量。依据地震勘探成果和CCSD岩心资料,通过对该地震剖面深部构造反射特征的详细分析,发现该区深部反射构造具有明显的三单元层结构。第一单元层,约在11 km内,出现6个强反射带,产状基本一致,倾向SE,倾角28°。岩心资料和VSP勘探资料证实前4个反射带主要是榴辉岩带和韧性剪切带的反射,榴辉岩带与片麻岩成不规则层状相间分布。第二单元层,约在11~30 km,有4个比较清楚的反射带,反射弱,连续性差,带内分布有不规则的弱反射。其产状也基本一致,倾角很小,比较平缓,由浅到深,倾向逐渐变为NW,它与第一单元层为角度不整合接触关系。第三单元层,约在30 km以下深度,其顶部出现了比较强的反射带,连续性较好,产状较平缓,倾向NW;而在顶部反射带以下,则反射均匀,没有不规则反射带。据上述反射特征,结合该区地质背景,推测第一单元层为中朝与扬子板块俯冲带的折返地壳层,第二单元层为扬子克拉通层,主要为变质岩层,第三单元层为上地幔层,其顶部的反射为莫霍面的反射。     

国际大陆科学钻探的回顾与成果

著者对国际大陆科学钻探的历史和所取得的成果进行了回顾。通过大量的统计和分析研究对前苏联,德国和美国等国有大陆科学钻探计划的实施情况,存在问题进行了总结,最后就今后我国在科学钻探实施方面提出了建议。     

中国大陆科学钻探工程项目通过国家验收

2007年12月14日，国家“九五”重大科学工程项目——中国大陆科学钻探工程正式通过国家发展改革委和国土资源部组织的国家验收。验收委员会认为，该工程全面、优质地完成了建设任务，实现了原定的工程建设目标。     

国际大陆科学钻探进展及我国的研究现状

始于60年代的大洋钻探取得了举世注目的成就。其直接验证了板块构造理论,极大地推动了地球科学的发展。当地质学家们将该理论应用于大陆,以解决大陆动力学问题时却遇到了极大的困难,大陆的问题远比大洋复杂,因而到80年代,人们把更多的注意力投向大陆。而且,人类赖以生息的大陆与人类社会的生存与发展关系更为密切,大陆地质的复杂性决定一般的研究手段(地表地质及地球物量)很难弄清     

中国大陆科学钻探终孔及研究进展

中国大陆科学钻探工程经过1309天的努力奋斗，于2005年1月23日，钻井终孔深度达到5118．20m。成为中国钻探技术发展的新里程碑。全面研究正在开展，在巨量物质深俯冲、超高压深俯冲与折返的精确定年、超高压岩石的原岩形成背景、上地幔流变学、地幔特殊新矿物发现、地下流体异常及地下微生物发现等方面已取得重要进展。     

大陆科学钻探选址与钻探实验

围绕中国大陆动力学基础地质研究的重大关键问题--板块汇聚边界的深部动力学、重要的矿产资源集聚区的成矿背景、成矿条件和深部找矿前景、盆山结合带对油气资源制约以及火山地质灾害预防等方面开展地质、地球物理研究、大比例尺地质调查科研填图和科学钻探选址预研究.在此基础上,运用不同技术方案在条件成熟的选区实施7口先导孔的科学钻探;...     

大陆科学钻探与中国第一口科学钻选址

大陆科学钻探是一项堪与航天技术媲美的浩大系统工程。它的实施具有深远的科学和经济意义。通过介绍国外大陆科学钻探的现状和成果,阐述大陆科学钻探对地球基础科学、其他自然科学研究所具有的重大促进作用,从而为开展我国第一口大陆科学钻探,缩短与国外先进水平的差距提供有益的借鉴。     

中国大陆科学钻探工程发展历程(上)

大陆科学钻探是一项具有划时代意义的地学高科技系统工程。30多年科学钻探成果辉煌。中国大陆科学钻探20年来始终不懈地追踪地学前沿问题，经历了启蒙认识、前期准备、筹备起步和实施阶段，中国“科研一井”正在顺利实施。     

中国大陆科学钻探孔区三维地震资料的初步解释

利用中国大陆科学钻探岩心、测井与VSP资料来标定地震反射体，大大提高了大陆科学钻探孔区地质构造解释的可信度。超高压变质带地壳波速特征主要表现在上地壳顶部的高速层，其厚度一般小于10km；其下方正常的中下地壳波速结构反映了中新生代地壳的拉张与伸展。孔区三维地震拱形反射由榴辉岩及切穿它们的晚期破碎带共同形成的。在CCSD主孔东南方深部重力高部位有多个这样的拱形反射，预示在地表陡倾榴辉岩的延伸方向还有多个一定规模的隐伏榴辉岩体。孔区广泛发育韧性剪切带，韧性剪切带产生强反射的主要机制是韧性剪切复合岩套，由糜棱岩和经剪切错动产生的表壳岩片互层组成。三维地震调查提供了三维的反射地震波场，使揭示孔区三维的地质构造成为可能。450ms以上的时间切片与地袁地质构造和地磁异常相关，而1000～1200ms的时间切片与深部重力异常相关，主要反映由隐伏榴辉岩体产生的反射波场．根据上述研究结果，编制了沿三维地震主剖面的推断地质构造图。     

中国大陆科学钻探工程项目进展综述

阐明了中国大陆科学钻探工程的意义与目标，论述了工程建设的主要内容和项目的组织管理，介绍了项目的进展情况。     

中国大陆科学钻探主孔揭示的大陆地壳生热模型

本文对大陆科学钻探主孔149块岩心样品进行了系统的岩石放射性生热元素U、Th和K的含量测试,同时结合该井浅部井段前人的实测数据,揭示了上地壳5km生热率的垂向分布。结果显示,以1650m为界,上下两段生热率均随深度呈增加趋势,与正常地壳生热率特征不同,显示出超高压变质带独特的生热率垂向变化特征。结合地壳的岩性分布,建立了苏鲁超高压变质带地壳的生热模型。该模型中,地壳厚32km,其中上地壳0-10km,由超高压变质岩片组成,按岩性又详细分为8层,生热率变化在0．49～1．73μWm^-3。中地壳10～20km,由片麻岩组成,生热率为生热率1．51μWm^-3。下地壳20～32km为麻粒岩,生热率0．31μWm^-3。整个地壳热流约31mW／m^2,其中上地壳12mW／m^2。上地壳厚度和热流分别占整个地壳的31％和39％。与华北和下扬子地壳生热模型相比,上地壳热流整个地壳热流的比例最低。这表明,苏鲁超高压变质带,作为中朝与扬子板块俯冲-碰撞的产物,其地壳生率垂向分布与正常大陆地壳（华北、下扬子）相比,具有显著的不同。     

中国大陆科学钻探工程的科学目标及初步成果

中国大陆科学钻探工程的主孔位于苏鲁超高压变质带南部的东海县,其穿过的岩石曾位于板块会聚边界的地幔深处,是研究大陆深俯冲及地幔动力学的最佳地区。中国大陆科学钻探的科学目标旨在通过对钻孔中获取的全部连续岩心、液态和气态样品及原位测井数据进行的全方位测量与综合研究,建立5000m孔深的各类多学科精细剖面,再造北中国板块与扬子板块会聚边界深部三维物质的组成和分布及三维结构构造;阐明板块会聚边缘的深部流体作用、壳一幔相互作用及地幔中物质循环和流变学;寻找超深地幔条件下形成的特征矿物,揭示超高压变质成矿机理;建立结晶岩地区地球物理理论模型和解释标尺;揭示超高压变质岩石的形成与折返模型及板块会聚边界的深部动力学机制。通过5km深孔营造的特殊地下空问,研究现代地壳的物理、化学及生物作用,并将建立亚洲第一个大陆科学钻探深孔长期观察实验站。中国大陆科学钻探工程已取得初步成果。主孔2000m岩心的深度和方位准确归位;建立了岩性、地球化学、构造、矿化、岩石物性、地下流体及各类测井等精细剖面;揭示了发现除超镁铁质岩外的各类岩石中的柯石英;通过SHRIMP测年准确确定超高压及退变质事件的年龄;初步揭示了超高压及退变质过程中流体的变化及水一岩作用;划分了构造岩片单元,确定了其边界的韧性剪切带性质,并发现早期构造信息;建立的随岩性变化的弹性波速度和热导率连续剖面对地震反射和热结构提供了岩石物性的制约;VSP地震剖面揭示了孔区深部的构造岩片结构,以及强地震反射层和大型韧性剪切带有关;发现地下特殊气体一甲烷、二氧化碳及氦气的异常,以及气体异常越往深部越频繁出现的规律。经DNA分析,在超高压岩心中发现在极端条件下形成的微生物。