国际大陆科学钻探计划

20世纪90年代初的科学计划

国际大陆科学钻探计划(ICDP)是20世纪90年代初，由德国牵头在国际地学界的支持下28个国家的250位专家出席并制定的研究主题覆盖了所有地学领域的广泛目标的一项科学钻探计划。

背景资料

计划的设立

大陆科学钻探的研究主题覆盖了所有地学领域的广泛目标，是当代地球科学以及的最前沿，它不仅需要一系列重大工程技术的支撑，而且将带动地球科学相关学科和技术的重大发展，对于这样一个全球性的、投资巨大的、需要一系列高新技术支撑的大科学项目，国际合作是必由之路。90年代初，由德国牵头在国际地学界的支持下28个国家的250位专家出席并制定了国际大陆科学钻探计划(ICDP)，1996年2月26日，中、德、美三国正式签署备忘录，成为首批成员国，正式启动ICDP。德国自然科学基金会、联合国教科文组织地学部、大洋科学钻探计划作为联系成员，墨西哥、希腊、俄罗斯、法国、英国、加拿大、日本、欧洲科学基金会成为成员国，计划每年投资70万美元。

中国的参与

在我国，经国务院批准，由地矿部代表中国参与了ICDP，成为首批成员国，除鼓励我国科学家参与ICDP研究活动外，并提出“大别超高压变质带”这一世界独一无二的、规模最大的、地壳构造运动折返地表最深的超高压变质带的折返机制的钻探项目，现已列入ICDP这类主题世界上唯一的候选项目。中德科学家已开始钻探选址的前期研究，并于1998年在中国召开了大别深钻计划的国际讨论会。同时，大别深钻正在申请国内大科学工程立项，这一项目的实施必将使中国科学家在全球重大地球前沿问题上做出重要的贡献。

科学钻探项目

研究气候和环境的科学钻探项目

国际大陆科学钻探计划自1996年2月成立以来，围绕其重点地学研究目标，共实施了22个科学钻探项目，现将主要项目的情况分类概述如下。

1．俄罗斯贝加尔湖科学钻探。

目的是研究全球气候变化和贝加尔湖沉积盆地的构造演化。从1990年开始，最初是俄罗斯与美国合作，后来日本和德国也加入其中，施工了一系列取心钻孔，最深孔在湖底的深度达600m,还计划施工深度lOOOm的取心钻孔。ICDP成立后对该项目进行了资助。

2．Titicaca湖科学钻探。

研究安第斯高原和亚马孙热带雨林的晚更新世事件的时间分布和性质。2001年在位于智利和玻利维亚之间的Titicaca湖施工了三个钻孔，取得湖底沉积物共625m。

3．Malawi湖科学钻探。

Malawi湖是世界上最深(最大水深700m)、最老(200万～700万年)的湖泊之一，是南半球最大的湖，长期以来被认为是研究热带古气候、外延构造以及生物进化的世界上最好的实验室和档案馆。在两个地点共采取623m岩心，2005年3月项目完成。

4．青海湖科学钻探。

项目的目的是获取高精度的东亚古环境记录，研究区域的气候、生态和构造演变及其与其他区域和全球古气候变化的关系。采用ICDP的GLD800湖泊钻探取样系统，2005年夏天在中国的青海湖的5个地点共施工了13口取心浅钻，总进尺547. 9m，最大钻孔深度为114. 9m。此外，还在湖边的陆地上施工了两个较深的钻孔，孔深分别为628. 5m和1108. 9m (An Zhisheng et a1．，2006)。

研究陨石撞击和生物灭绝事件的科学钻探项目

1．墨西哥尤卡坦半岛陨石坑科学钻探。

研究6500万年前发生在墨西哥尤卡坦半岛的陨石撞击事件（据说这次撞击导致了恐龙灭绝），连续取心钻进，完钻深度1800m。

2．西非加纳Bosumtwi陨石坑科学钻探在西非地盾的结晶岩中一个直径10. 5km的陨石坑中施工一系列的浅钻，进行陨石撞击构造、第四纪热带古气候以及陨石坑充填物微生物学方面的研究，钻探工作于2004年开始。

3．美国Chesapeake陨石坑科学钻探。

位于美国弗吉尼亚州东南的Delmarva半岛的Chesapeake陨石撞击构造是地球上最大、保存最完好的陨石坑之一，在此处实施科学钻探，可研究陨石撞击的过程和产物以及对地下水资源、地层、海平面和气候的影响。2005年9月15日开钻，当年12月4日钻进到1770m深度后完钻。

研究火山和地热的科学钻探项目

1．美国长谷科学钻探。

研究在一个正扩张的岩浆房上部发生的地质过程，设计孔深4km，分阶段实施，1998年9月完成第三阶段的施工，钻进到2997m。

2．美国夏威夷科学钻探。

夏威夷科学钻孔的目的是钻穿形成Mauna Kea火山的熔岩层，研究该火山形成的机制和火山深处的地下水的运动。该孔的设计深度为4419.6m (14 500ft)全孔连续取心，取心钻进的钻孔直径为Φ98.4mm。1999年开钻分阶段实施，钻孔深度为3352.8ma该孔在第三阶段遇到孔内复杂问题后已暂停施工。

3．日本云仙火山科学钻探。

研究火山喷发机制和岩浆活动，共钻了4个孔，其深度分别为750m、350m、1450m和1800m。

4．美国Kolau科学钻探。

在檀香山附近，施工了一个680m取心钻孔，进行火山研究。

5．冰岛地热钻探。

该项目的目的是，通过钻探开采超临界状态（压力221. 2bar①和温度374. 15℃）的地热流体，以改善地热能发电的经济性。拟钻进一口深度5km、温度450～600℃的地热井，上部4000m采用点取心，下部l000m连续取心。原计划施工韵钻孔RN-17钻到了3l00m，由于孔内坍塌事故无法处理，已放弃，拟另选钻孔（机会井）。

断层带科学钻探项目

1．美国圣安德列斯断层科学钻探。

通过在圣安德列斯活动断层钻探获取信息，研究对板块变形和地震产生起控制作用的物理和化学过程，检验有关地震机制的理论，进行地震长期监测。钻孔深度4～5km。

2．台湾车笼埔断层科学钻探。

通过钻探调查1999年发生里氏7.6级集集大地震后车笼埔断层的物理学状况。计划钻两个孔，第一个深2000m，第二个深1300m。第一个钻孔已于2004年12月终孔。

3．希腊Corinth断裂带地球动力学实验室。

通过在穿过活动断层的、深度分别为500m、700m和l000m的三个钻孔中安放仪器和观测，研究断层的力学特性以及流体对断层性态的影响。

其他科学钻探项目

1．中国大别一苏鲁超高压变质带科学钻探。

目的是研究世界上最大的超高压变质带（大别一苏鲁超高压变质带）的形成和折返机制，设计孔深5000m，连续取心，2001年6月开钻，2005年3月以5158m深度终孔。

2．加拿大Mallika天然气水合物研究井。

在加拿大Mallika的永冻层中施工三日1200m深的井，其中一口是试验井，另外两口是观测井，目的是了解天然气水合物的生存特性以及加拿大极地地区的气候对天然气水合物特性的影响。