坳拉谷

[拼音]：chaoshenkong dizhi zuantan

[外文]：super-deep hole drilling

為研究地殼深部和上地幔地質和礦藏等情況而進行的鑽探工程,又稱科學鑽探。超深孔的深度定義,隨鑽探工程技術的發展而變化。目前，用旋轉鑽機施工深6000米以上，用岩心鑽機施工深3000米以上的鑽孔，統稱為超深孔。

目的

主要有以下 7個：

（1）研究深部地質學、實施“國際岩石圈計劃”(ILP)的主要手段之一；

（2）探察地殼和上地幔的結構,研究其物質組分和礦產分佈規律,研究新的成礦理論；

（3）驗證深層地球物探探測資料；

（4）探索地震預報新途徑；

（5）在火山岩區勘探和開發“乾熱巖”地熱能源；

（6）作為地殼深部長期觀測孔站，裝置儀器長期觀測地磁、地電、地應力、地熱變化，掌握地殼活動規律，研究巖礦成因、變質作用、物相轉化、合成礦物的條件等；

（7）作為地殼深部核廢料處理場。

特點

超深孔鑽探與一般的鑽探相比，有其特殊性。

（1）孔位應選在地殼儘可能裸露的結晶岩地區。

（2）要儘量取出全套地層的地下地質實物資料,如岩心、岩屑、側壁巖樣、液態和氣態樣；進行地球物理測井和採集地球化學資訊資料。

（3）為減輕鑽探裝置的總重量、節約功率總消耗，使用高強度輕合金鑽桿;為保持長鑽桿柱(3000～15000米)的高度穩定性、預防鑽孔彎曲，大量削減起下鑽次數，降低非生產時間和勞動強度，要採用與孔底動力機（渦輪鑽、螺桿鑽、衝擊迴轉鑽）結合的繩索取心和孔底換鑽頭等新技術。

（4）結晶岩堅硬，要研製全新式長壽命金剛石鑽頭。

（5）由於鑽探工作是在高溫、(150～400℃)、高壓(100～150MPa)狀態下進行,各類孔底動力機、鑽頭、測井儀器、電纜等都要提高耐高溫、高壓的能力，還必須採用抗高溫的鑽井液材料和處理劑。

各國超深孔及其成果簡介

主要介紹前蘇聯、美國、德國、中國等的情況：

（1）前蘇聯。20世紀60年代初，地質學家Н.А.別利亞耶夫斯基等根據深部地球物理資料提出，為獲得整個地殼剖面,至少要在6個地區打超深孔。蘇聯國家科委為統一協調超深孔鑽探規劃，組建了“地球地下資源研究與超深孔鑽探部門科學委員會”。由Е.А.科茲洛夫斯基任主席。有95個生產和科研單位參加。設計施工超深孔約18口。其中СГ－1井設計深度12000米（在烏拉爾的馬格尼託哥爾斯克復背斜）;СГ-2井設計深度15000米（亞塞拜然的薩阿特雷）；СГ－3井設計深度15000米（科拉半島）。其他15口為6000米左右的衛星井。СГ-3井到1986年3月已達12300米，居世界領先地位。

在超深孔鑽探中意外地發現：在7000～8000米深的岩層中，有礦化水和大量溫度達 150℃的二氧化碳、氦、氫和碳氫化合物氣體；在岩石中還有20億年前的生物化石；火成岩比預估的要厚得多；預計在4500米左右遇到太古宙岩層，實際上在6800米才遇到；過去認為地震波傳播速度突變處就是康拉德面（即地殼花崗岩與深部玄武岩的交界處），物探探測為7000米,而11000米還未遇到。這使水熱礦床和油氣形成的傳統理論遇到挑戰。蘇聯科學家認為，在4700米以下，用折射波識別地震波折射和多種岩石結構的單道地震速率來劃分層位是錯誤的。

（2）美國。1961年，美國開始實施莫霍計劃 (MoholeProject),在加利福尼亞灣外試鑽,此後在墨西哥西海岸外鑽到玄武岩，因多種原因而中途終止計劃執行。1965年，美國組建了“海洋地球深部取樣聯合機構”(JOIDES)，由蘇、英、日、聯邦德國等參加商定進行“深海鑽探計劃”。

1968～1983年正式執行“深海鑽探計劃”，用“格洛瑪·挑戰者”號鑽探船航遍各大洋，在96個航次中共航行60萬公里，在624個工作點上鑽了1092個鑽孔,取岩心近9.8萬米，最大工作水深6247米,水下最大鑽進深度1412米，鑽入玄武岩最深583米,編成的《深海鑽探計劃初步報告》至1985年已達40多卷，對地球科學、海洋科學做出了巨大貢獻。

1974年,美國在俄克拉何馬州鑽成了羅傑斯1號超深孔，深9583米。1984年3月，在美國國家科學基金會領導下，由23所大學參加組建了地殼深部觀測與取樣組織(ECDOSO)。1985年一些科學家提出33份有關科學鑽探的建議,分設“大洋鑽探計劃”(ODP)及“大陸科學鑽探計劃”(CSDP)，這兩個計劃是相輔相成的，美國大陸共選定井位29處，1986年在索爾頓海的以研究地熱為主第一口深孔於3月完工，井底溫度高達365℃。

（3）德國。1985年,聯邦德國成立了“大陸深孔鑽探”(KTB)組織，在聯邦德國科技部(BMFT)領導下,選定兩個深孔孔位，代號分別為ENV和ZTT。ENV先導孔於1987年9月18日開鑽，孔深達到4000.1米,於1988年4月完成。主孔設計深度為12000米已於1990年9月正式開鑽。

（4）中國。中國開展深部地質學研究已有多年，已取得一些成果，並參加了“國際岩石圈計劃”。1978年為石油勘探鑽成一口深7175米的超深井，1988年起已籌辦超深孔地質鑽探。目前已開展前期科研工作。

（5）其他國家。法國、義大利、捷克和斯洛伐克、羅馬尼亞等分別鑽了多口超深孔。日本、澳大利亞等國參加了“深海鑽探計劃”和“大洋鑽探計劃”。

參考書目

Ye.A. 科茲洛夫斯基編，張秋生主譯：《科拉超深鑽井》，地質出版社，北京,1989。(Ye.A.Kozlovsky ed.,The Superdeep Well of the Kola Peninsula,Springr-Verlag,Berlin,1987.)