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亚洲第一井: 地球内部有多少奥秘 我想去看看

【连网】  □ 周莹 张开虎 /文  俞德春/ 图 

2001年8月5日的《连云港日报》报道了亚洲第一井在东海县开钻的新闻。该项目为“九五”国家重大科技工程。至2005年3月,钻探全面结束时,井深5000多米,成为亚洲第一的地球物理超深井。

2018年秋,风卷稻香。东海,中国最重要的粮食产地之一,一场新的丰收正在蓄势待发。沿着乡间的小路一路前行,一个巨大的井架出现在我们的面前,这就是亚洲第一井。

故事的开端要回到2001年8月4日的那一天。一场入地的科技勘探活动让中国人开始阅读“地下密码”,了解地球秘密。这场神秘的入地行动也是中国跻身科技大国必不可少的重大事件,重大事件的发生地正是在我市东海县境内。

神秘的小飞机开启的科学考察

1999年秋,一架低空飞行的飞机让刚刚进入东海县安峰镇种马场工作的张洪军感到有点纳闷。最近几天,这架低空飞行的飞机经常在种马场附近盘旋,好像在寻找什么东西。

“那时候,有人说是找矿,也有人说是找东西。”张洪军回忆说,后来才知道是为了找勘探点。

这架小飞机在安峰镇毛北村飞了一年多,张洪军也看惯了这样的场景。突然有一天,一群神秘人来到东海县安峰镇毛北村种马场内,其中还有几个大鼻子的老外。

毛北村是东海名不见经传的小村庄。村里人大多数在种马场工作,耕地面积也不大。村里人每天都过着日出而作、日落而息的平静生活。

这群神秘人的到来打破了村子里的平静。

其实,早在1997年8月,60多名中外资深科学家就曾经来到这里,勘探当地地形。经过实地考察论证,这些专家一致赞同在东海县种畜场境内开钻中国大陆科钻第一井。“当时大家并不知道一群外地人在村里干什么,只知道他们住了几天,然后就走了。”58岁的村民刘歆回忆说。

很多人并不知道,当初亚洲第一井差点同连云港擦身而过。

为了读懂“地下密码”,国际大陆科学钻探组织开始在全球不同地质热点地区进行了大量科学钻探活动。全球最大的大别—苏鲁超高压变质带吸引了全球地质学家的目光。

经过大量的地质与地球物理调查和专家建议,在绵延1000公里的大别—苏鲁超高压变质带中选出了3个符合科学钻探的选址条件的候选靶区,它们分别位于:山东诸城、江苏东海和安徽潜山。

那么,东海是如何被选中的呢?这一切都归功于1997年的那次考察。那次考察,科学家先后在东海房山镇、东海种畜场和赣榆朱堵乡钻探了3个深达400米至1000余米的“卫星孔”,探寻地球的内部信息。经过考察,科学家相继在这里发现了超高压矿物———柯石英,还发现了微粒金刚石,使该地区带成为世界上规模最大的超高压变质带及最深的古碰撞造成山带的根部。中国地质科学院地质研究所副研究员皮金云告诉笔者,在大别浅山发现了微粒的金刚石,在苏北的东海县发现了金刚石的晶体,由于深部岩石的折返,几千米的钻孔就可以发现地下几百公里深处的岩石,他们在这个带上实施科学钻探,可以取得超高压变质带丰富的科学信息,因此定址在东海。

法、美、英、日、土等国的地学家,把这里作为“大陆动力学”研究的宝地。在这一特殊地区实施中国第一口大陆科学钻孔,可以使它成为地学界一个具有全球意义的“国际孔”。

1998年1月,由中国、美国、德国、加拿大和法国等国家的科学家组成联合专家组,共同向ICDP总部提交了在苏北东海进行科学深钻的实施建议书,并得到批准。

大型探地工程启动读“地下密码”

2001年8月,“九五”国家重大科学工程项目———中国大陆科学钻探工程在位于郯庐断裂带东侧30公里处的江苏省东海县毛北村开钻。时任科学钻探工程中心高级工程师张伟介绍,打造被称为“伸入地球内部的望远镜”的“地眼”这项亚洲第一、人类第三号的“入地”计划耗资1.5亿元,科学家们将用时1000天,钻一口直径156毫米、深5000米的钻探井。钻探成功后,这口井将用钢套管来保护,并要在此基础上建立实验室,地学家们将及时获得地下情况变化的宝贵信息。

东海县种畜场农经服务中心副主任张洪军回忆当时的场景说,当时钻井上周围架子拉起来后,周围的老百姓都很好奇,纷纷地趴墙上看。先前打先导孔在路东旁,在一户人家的家院子。后来听钻探队的人讲,这个先导孔是为亚洲第一井服务。而老百姓则传说,准备在这里开矿。

据了解,当时这口钻探井除了是亚洲国家的第一口科学深钻外,也是全世界穿过造山带最深部位的科学深钻。2004年12月26日,当时在钻进中的超深井就记录到了4100公里外的印尼苏门答腊9.3级地震引起的深部地下流体异常变化。

2005年3月,钻探全面结束,井深达5158米,成为亚洲第一的地球物理超深井。之后,中国地质科学院在此建立长期观测站,进行深井地球物理综合观测。

通过这次科学深钻,我国科学家获得了一系列创新成果,揭示了板块会聚边界深部连续的物质组成、超高压变质区的深部物质组成;证明了地质历史上曾发生的板块携带巨量物质俯冲地幔深处的壮观地质事件以及发生在700万~800万年前的重大裂解事件;标定了结晶岩地区典型的地球物理场;提出了地壳分层拆离的多重性和穿时性“深俯冲—折返”新模式。

“亚洲第一井”植入“地心听诊器”

向5158米地底深处植入世界上最深的地震仪,犹如给地心装上一台听诊器。昨天,笔者从中国地质科学院地质研究所获悉,研究人员正在给位于江苏东海县的“亚洲第一井”清淤,月底将在井内安装中国大陆第一台深井地球物理综合观测仪。届时,观测仪将发回极具深度的地球之音,从而为地震预报提供精密的第一手数据。

“2006年左右,人员和设备开始撤离了。”刘歆告诉笔者,现在厂区里竖立的钻塔是后来又重新建起来的,原来的钻塔在项目结束后已经被拆了。“钻探时的钻探要更高,应该有60多米,现在的只有50多米。”刘歆说。

然而一切并没有结束。

2011年7月,位于江苏东海县的“亚洲第一井”重新热闹起来,中国大陆首台深井地球物理综合观测仪将被植入井下。

向5158米地底深处植入世界上最深的地震仪,犹如给地心装上一台听诊器。2011年7月,研究人员给位于江苏东海县的“亚洲第一井”清淤,月底将在井内安装中国大陆第一台深井地球物理综合观测仪。届时,观测仪将发回极具深度的地球之音,从而为地震预报提供精密的第一手数据。

那次安装的深井地球物理综合观测仪一共4套,计划分4个层次安装:深井三分量地震仪、地温测量仪器的感应器将设置于主孔井底5158米、3500米、2500米和1500米等4个深度上。此外,在3500米处设置流体压力测量仪器,同时进行井下流体压力变化的精密观测。整个深井地球物理仪器系统由井下感应器系统和地面资料转换、存储记录、传输设备以及资料解析研究等系统组成。

据时任中国地质科学院地质研究所研究员徐纪人介绍,深井地球物理综合观测仪器安装设置成功后,预计可以监测东海县郯庐断裂带及其周围发生的震级为0—1级的微小地震活动。与地面地震观测相比,监测能力将提高1至2个数量级。当然,如果发生汶川那样的大地震,即使震源远隔千山万水,地震仪也可精确快速捕捉到地震波。

“亚洲第一井”接地口径仅为26.5厘米,地下端口只有10厘米,要在这么细长的管道中放入高精度仪器,并不容易。徐纪人介绍,深井地球物理仪器设备设置安装过程大体分洗井清井、测井、仪器安装调试3个阶段。经过初步测量,发现深井淤积现象比较严重,洗井清井、测井工作延期至当年7月25日前完成,如果顺利,预计整个工程在8月结束。

在采访中刘歆曾告诉笔者:“听说现在建的钻塔是为了疏通钻孔用的。”徐纪人的话证实了他的说法。

据说,当地政府计划将这个项目作为科普基地打造,但是因为缺乏投资,一直停滞不前。张洪军说:“希望在我有生之年,能看到这个项目动起来,让东海人也能受益于这个入地工程。”

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