人类对地球深部的探索,是一场跨越世纪的壮丽征程。从钻透地壳的渴望,到地震波绘制的“地下地图”,每一次技术突破都在拉近我们与地心的距离。
近日,我国首口万米科探井——“深地塔科1井”胜利完钻,标志着中国深地探测迈入世界前列。这一里程碑背后,是钻井技术的硬核攻坚,更是地震波技术数十年的积淀与赋能。
PART 01 向地心进发:从12公里到万米,硬核钻井的极限挑战
1961年,美国启动“莫霍计划”,试图钻穿地壳与地幔的分界线;苏联的“科拉超深钻井”耗时30余年,最终止步于12263米。这些尝试虽未触及莫霍面,却揭示了深地探索的艰难:岩石坚硬、高温高压、成本高昂……
“深地塔科1井”的突破,改写了这一历史。作为亚洲最深直井,它穿透塔里木盆地万米地层,首次揭示塔里木古老陆壳的演化密码。还先后创下全球尾管固井“最深”、全球电缆成像测井“最深”、全球陆上钻井突破万米“最快”、亚洲直井钻探“最深”、亚洲陆上取芯“最深”共五项工程纪录,成功实现预期地质目的和各项钻探目标。
PART 02 地震波:透视地球的“超级CT”
如果说钻井是向地心“凿路”,地震波则是绘制地下结构的“画笔”。
2.1
人工震源时代:从COCORP到油田发现
1974年,美国COCORP计划利用卡车震源和数千检波器,首次绘制出北美地壳精细结构,意外发现落基山断层下的油田。这一技术突破证明:地震波不仅能“看”清地层,更能创造经济价值。
2.2
台阵观测革命:从“写意”到“工笔”
21世纪,密集地震台阵技术兴起。美国US Array和中国China Array通过布设海量传感器,捕捉天然或人工地震波信号。短波“精雕”局部构造,长波“勾勒”宏观轮廓。以China Array为例,其覆盖南北地震带的数据,将莫霍面形态的解析精度提升至全新水平。
深地塔科1井的成功,正是地震波技术与钻井工程的完美协作。具体来说,为了解决对超深层复杂地形的了解,采用了超深高温高效定向技术,利用高精度的传感器,收集了7000米以下的地层发育状态,油气分布状态,以及岩石性质等资料,建立起一个数据化的地层模型。就如给地层结构照了一个CT,让地下结构剖析清楚。
而当遇到难以解析的地下结构状态,还采用了第二种技术:超深层地震探测和高精度磁共振成像技术,即通过制造一场人造的地震波,在地表上控制震源和接收系统,在岩土中探测地震波在地层中的传播路径和速度,然后通过数据处理和层析成像技术,最终得到地下岩层的结构图像。
结 语
井深达10910米,数字背后是技术的飞跃,更是人类探索精神的传承。当地震波穿透岩层,当钻头抵达地心深处,我们不仅在解锁地球的奥秘,更在书写文明向深空与深地并进的史诗。
(北京市地震局供稿)