亞洲第一井!在「水晶之都」東海縣上的一個村子裡,你們相信嗎

2001年8月

亞洲第一井在東海縣開鑽

該項目為“九五”國家重大科技工程

至2005年3月

鑽探全面結束時

井深5000多米

成為亞洲第一的地球物理超深井

2018年秋,風捲稻香。東海,中國最重要的糧食產地之一,農民正在忙碌地收穫田間的莊稼。沿著鄉間的小路一路前行,一個巨大的井架出現在我們的面前,這就是亞洲第一井。


亞洲第一井!在「水晶之都」東海縣上的一個村子裡,你們相信嗎

故事的開端要回到2001年8月4日的那一天。一場入地的科技勘探活動讓中國人開始閱讀“地下密碼”,瞭解地球秘密。這場神秘的入地行動也是中國躋身科技大國必不可少的重大事件,重大事件的發生地正是在東海縣境內。

神秘的小飛機開啟的科學考察

亞洲第一井!在「水晶之都」東海縣上的一個村子裡,你們相信嗎


1999年秋,一架低空飛行的飛機讓在剛進入種畜場工作的張洪軍感到有點納悶。最近幾天,這架低空飛行的飛機為何光顧這裡,好像在尋找什麼東西。

“那時候,有人說是找礦,也有人說是找東西。”現已是種畜場農經服務中心副主任的張洪軍回憶說,後來才知道是為了找勘探點。

這架小飛機在種畜場和安峰鎮之間飛了一年多,張洪軍也看慣了這樣的場景。突然有一天,一群神秘人來到種畜場內,其中還有幾個大鼻子的老外。

毛北村是東海名不見經傳的小村莊。村裡人每天都過著日出而作、日落而息的平靜生活。 這群神秘人的到來打破了村子裡的平靜。

其實,早在1997年8月,60多名中外資深科學家就曾經來到這裡,勘探當地地形。經過實地考察論證,這些專家一致贊同在東海縣境內開鑽中國大陸科鑽第一井。“當時大家並不知道一群外地人在村裡幹什麼,只知道他們住了幾天,然後就走了。”58歲的村民劉歆回憶說。

很多人並不知道,當初亞洲第一井差點同東海縣擦身而過。

為了讀懂“地下密碼”,國際大陸科學鑽探組織開始在全球不同地質熱點地區進行了大量科學鑽探活動。全球最大的大別—蘇魯超高壓變質帶吸引了全球地質學家的目光。

經過大量的地質與地球物理調查和專家建議,在綿延1000公里的大別—蘇魯超高壓變質帶中選出了3個符合科學鑽探的選址條件的候選靶區,它們分別位於:山東諸城、江蘇東海和安徽潛山。

那麼,東海是如何被選中的呢?

這一切都歸功於1997年的那次考察。那次考察,科學家先後在東海房山鎮、東海種畜場和贛榆朱堵鄉鑽探了3個深達400米至1000餘米的“衛星孔”,探尋地球的內部信息。經過考察,科學家相繼在這裡發現了超高壓礦物——柯石英,還發現了微粒金剛石,使該地區帶成為世界上規模最大的超高壓變質帶及最深的古碰撞造成山帶的根部。

中國地質科學院地質研究所副研究員皮金雲介紹,在大別淺山發現了微粒的金剛石,在蘇北的東海縣發現了金剛石的晶體,由於深部岩石的折返,幾千米的鑽孔就可以發現地下幾百公里深處的岩石,他們在這個帶上實施科學鑽探,可以取得超高壓變質帶豐富的科學信息,因此定址在東海。

法、美、英、日、土等國的地學家,把這裡作為“大陸動力學”研究的寶地。在這一特殊地區實施中國第一口大陸科學鑽孔,可以使它成為地學界一個具有全球意義的“國際孔”。

1998年1月,由中國、美國、德國、加拿大和法國等國家的科學家組成聯合專家組,共同向ICDP總部提交了在蘇北東海進行科學深鑽的實施建議書,並得到批准。

大型探地工程啟動讀“地下密碼”


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2001年8月,“九五”國家重大科學工程項目——中國大陸科學鑽探工程在位於郯廬斷裂帶東側30公里處的東海縣毛北村開鑽。時任科學鑽探工程中心高級工程師張偉介紹,打造被稱為“伸入地球內部的望遠鏡”的“地眼”這項亞洲第一、人類第三號的“入地”計劃耗資1.5億元,科學家們用時1000余天,鑽一口直徑156毫米、深5000米的鑽探井。鑽探成功後,這口井將用鋼套管來保護,並要在此基礎上建立實驗室,地學家們將及時獲得地下情況變化的寶貴信息。

當時鑽井上週圍架子拉起來後,周圍的老百姓都很好奇,紛紛地趴牆上看。先前打先導孔在路東旁,在一戶人家的家院子。後來聽鑽探隊的人講,這個先導孔是為亞洲第一井服務。而老百姓則傳說,準備在這裡開礦。

據瞭解,當時這口鑽探井除了是亞洲國家的第一口科學深鑽外,也是全世界穿過造山帶最深部位的科學深鑽。2004年12月26日,當時在鑽進中的超深井就記錄到了4100公里外的印尼蘇門答臘9.3級地震引起的深部地下流體異常變化。


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2005年3月,鑽探全面結束,井深達5158米,成為亞洲第一的地球物理超深井。之後,中國地質科學院在此建立長期觀測站,進行深井地球物理綜合觀測。

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通過這次科學深鑽,我國科學家獲得了一系列創新成果,揭示了板塊會聚邊界深部連續的物質組成、超高壓變質區的深部物質組成;證明了地質歷史上曾發生的板塊攜帶巨量物質俯衝地幔深處的壯觀地質事件以及發生在700萬~800萬年前的重大裂解事件;標定了結晶岩地區典型的地球物理場;提出了地殼分層拆離的多重性和穿時性“深俯衝—折返”新模式。


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“亞洲第一井”植入“地心聽診器”

“2006年左右,人員和設備開始撤離了。”劉歆告訴筆者,現在廠區裡豎立的鑽塔是後來又重新建起來的,原來的鑽塔在項目結束後已經被拆了。“鑽探時的鑽探要更高,應該有60多米,現在的只有50多米。”劉歆說。 然而一切並沒有結束。


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2011年7月,“亞洲第一井”又重新熱鬧起來, 向5158米地底深處植入世界上最深的地震儀,猶如給地心裝上一臺聽診器。2011年7月,研究人員給位於江蘇東海縣的“亞洲第一井”清淤,在井內安裝中國大陸第一臺深井地球物理綜合觀測儀。屆時,觀測儀將發回極具深度的地球之音,從而為地震預報提供精密的第一手數據。


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那次安裝的深井地球物理綜合觀測儀一共4套,計劃分4個層次安裝:深井三分量地震儀、地溫測量儀器的感應器將設置於主孔井底5158米、3500米、2500米和1500米等4個深度上。此外,在3500米處設置流體壓力測量儀器,同時進行井下流體壓力變化的精密觀測。整個深井地球物理儀器系統由井下感應器系統和地面資料轉換、存儲記錄、傳輸設備以及資料解析研究等系統組成。


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“亞洲第一井”接地口徑僅為26.5釐米,地下端口只有10釐米,要在這麼細長的管道中放入高精度儀器,並不容易。據時任中國地質科學院地質研究所研究員徐紀人徐紀人介紹,深井地球物理儀器設備設置安裝過程大體分洗井清井、測井、儀器安裝調試3個階段。經過初步測量,發現深井淤積現象比較嚴重,首先要先進行清井。


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據悉,深井地球物理綜合觀測儀器安裝設置成功後,預計可以監測東海縣郯廬斷裂帶及其周圍發生的震級為0—1級的微小地震活動。與地面地震觀測相比,監測能力將提高1至2個數量級。當然,如果發生汶川那樣的大地震,即使震源遠隔千山萬水,地震儀也可精確快速捕捉到地震波。


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