7 018米!揭开地球深部奥秘

更新于 2026年10月12日 版权声明
7 018米!揭开地球深部奥秘

科学钻探不是单纯向着地球深部钻井挖洞,更重要的是获取地下深部难得一见的珍贵岩心。

松辽盆地的沉积岩厚度大约有1万米,这里的岩心记录了距今6 500万年至1.45亿年的白垩纪时期的气候历史,为我们了解地球上距离人类最近的典型温室气候时期—白垩纪提供了重要的地质证据。白垩纪时期发生了哪些地质事件?古气候有着怎样的变化?生物演化经历了怎样的过程?古生态是什么样子的?这些问题都需要从松辽盆地的岩层中寻求答案。

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“地壳一号”钻机在松辽盆地奋战了4年左右,获得了众多荣誉,圆满完成了科学家设定的目标,向地下挖了7 018米,在钻探技术方面取得多项成就的同时,也从地下深处挖掘出4 000多米的岩心。这些来自地下深部的石头看起来不起眼,但是在地质学家的眼中却比黄金还要珍贵,因为它们里面藏着太多地球深部的秘密。用“一厘米代表一万年”来形容这些岩心一点也不夸张。

这些岩心出土后,地质学家迫不及待地对其开展研究工作。在观察研究了“地壳一号”钻机取出的珍贵岩心后,地质学家发现在沙河子组和火石岭组的地层中存在很多层黑色石头,这让我们的地质学家眼前一亮。这些石头叫炭质页岩,它是泥页岩的一种,是一种含碳量非常高的岩石。炭质页岩里含有页岩气资源,这对于松辽盆地深部的能源资源勘查工作来说具有重要意义,说明松辽盆地的地下深处还储藏着不少的能源资源。

松辽盆地上发育了我国最大的油田—大庆油田,它是由老一辈地质学家李四光先生等人发现的。在寻找大庆油田时还有个小故事。新中国成立之初,我国急需石油这一重要的能源资源来进行现代化建设,而当时流行的找油理论是海相生油理论,意思是海相盆地才具有良好的成油条件,而我国海相盆地相对较少,所以国外专家断言中国贫油。面对这种局面,我国李四光、潘钟祥、黄汲清等老一辈地质学家不迷信国际理论,结合中国实际,创造性地提出陆相生油理论,并于1959年在松辽盆地发现了大庆油田,一举摘掉了我国“贫油国”的帽子。然而,石油是一种不可再生能源,经过这么多年的开采,大庆油田的能源正在减少,松辽盆地急需要新的能源资源来补充,这时候发现的页岩气资源可以说是雪中送炭。

那么,页岩气是什么呢?页岩气是以吸附、游离方式储藏在有机质页岩中的天然气。页岩主要是由黏土矿物组成的沉积岩,分层特别明显,像一本书一样。页岩由于成分差异而颜色各异,有红色、紫色、黄色、黑色等。地质学家在松辽盆地的岩心中看到黑色页岩非常兴奋,是因为它含有大量的碳,里面极有可能含有页岩气。

中国陆相生油理论的重要价值(https://www.daowen.com)

传统的石油地质理论认为,石油是由海洋生物生成的,基于此形成了海相生油理论。我国因缺乏海相沉积而被西方学者断定“中国贫油”。进入20世纪后,地质学者经过深入的油气地质调查,在深刻认识中国地质特色的基础上,提出了陆相生油理论,对“只有海洋才能生油”这一谬论进行了有力回击。陆相生油理论指导发现了大庆油田、克拉玛依油田等多个大型油田,推动了我国石油工业的兴起和发展,为我国能源利用做出了重大贡献。

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页岩气的主要成分是甲烷,是一种非常规油气资源。为啥说它是非常规油气资源呢?因为组成泥页岩的黏土矿物的颗粒非常小,这些颗粒之间的孔隙、裂缝就更小了,能达到纳米级,我们肉眼根本看不到,这就导致藏在这些黏土矿物孔隙、裂缝中的天然气非常难开采。所以,虽然页岩气被发现的时间很早,但是早期因技术手段达不到而利用率低,直到21世纪随着技术的进步才得以大规模开发。

一些发达国家通过大规模开发页岩气掀起了“页岩气革命”,不但实现了能源独立、自给有余,还有望由天然气的进口国转变为天然气的出口国。目前,我国的油气资源对外依存度持续增大,开发利用页岩气可以有效地缓解油气供需矛盾,对保障我国的能源安全十分重要。

除了发现有页岩气,我国地质学家还发现松辽盆地具有很好的地热资源开发潜力,具体表现为松辽盆地地下4 400米到7 018米的石头温度非常高,这些高温岩石被称为干热岩。

什么是干热岩呢?我们知道,地球内部蕴含着巨大的能量,地心温度更是高达6 000 ℃。通过火山、地震、热传导等方式,地球将内部的能量源源不断地释放出来。我们所熟悉的温泉正是地球比较温和地释放能量的方式,属于地热资源的一种。目前,人类对干热岩的开发利用主要是发电。简单来讲,就是将地面的冷水注入地下干热岩井中,冷水经过热传递变成热水,再将热水导出地面用来发电。干热岩能源被国际公认为一种高效低碳清洁能源。

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从理论上说,从地球表面向深处延伸,温度会逐渐增加。任何区域达到一定深度,温度都非常高,但是它们却不能被称为干热岩。由于当前技术条件有限,干热岩型地热资源专指埋深较浅(3~10 千米)、温度较高(大于150 ℃)、具有经济开发价值的热岩体。据保守估计,地壳浅部(3~10 千米)干热岩所蕴含的能量巨大,相当于全球所有石油、天然气和煤炭能量的数倍之多。所以,开发这种能量巨大的清洁型能源,不仅可以改变当前社会的能源结构,更能够遏制污染排放,还人类一片碧海蓝天。

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