三、中国大陆科学钻探选址
1.孔位选择的原则和步骤
科学钻探选孔位的主要原则是:⑴瞄准具重大关键地学意义的地区;⑵服务于人类社会面临的资源、环境及灾害三大问题;⑶地质及地球物理研究程度较高;⑷地层尽可能平缓,能穿越尽量多的层位,无花岗岩干扰;⑸技术上可行(特别是地温梯度应较低);⑹交通便利,地势相对平坦,通讯方便,利于环境保护,有后备基地。
综合本项工程的具体情况,为实现预期的科学目标,选定孔位还需满足以下条件:钻孔位于超高压变质带内,地质构造格架清楚;在5000米的深钻范围内存在高密度、高波速、高电阻超高压变质岩和地幔岩体;存在尽可能多样的岩石或构造单元,地温梯度不高,而且对金刚石、金红石等矿产成因研究有一定意义;靶区内地理条件好,交通和通信便利。
2.钻探靶区的选定
经过大量的地质与地球物理调查和专家建议,在延绵一千公里的大别-苏鲁超高压变质带中选出了三个符合科学钻探的选址条件的候选靶区,它们分别位于:山东诸城、江苏东海和安徽潜山。这三个地区的上地壳深度为15km左右,都发现有地震波速大于6.7km/s、电阻率大于6000欧姆米的地层或透镜体,推测为折返到地壳浅部的超高压变质岩块体。深入的研究及对比结果表明,江苏省东海地区更有利于进行科学钻探。
在ICDP的资助下,1997年8月在青岛召开了"大别-苏鲁科学钻探选址国际研讨会",60多名中外专家参加了会议。专家一致赞同将位于苏北的东海地区可作为中国科学深钻的首选靶区。1998年元月,由中国、美国、德国、加拿大、法国等五国科学家组成的联合专家组,共同向ICDP总部提交了在苏北东海进行科学深钻的实施建议书,并得到批准。
3.钻孔孔位的选定 研究表明,东海县西南的毛北地区地下3-4km存在高密度、高电阻、高波速的强反射体,并位于整个超高压变质带的构造最深部位,5km深钻就可以把它打穿,同时,这里也是超高压变质带中倾角最缓的部位,通过较短的距离可以穿过超高压变质岩的多个单元,地温测量表明,这里的地温梯度不高(约18℃/km),有利于钻探工程实施。因此该地区符合科学钻探的选孔原则。1997年12月,中国大陆科学钻探研究中心邀请了40多位国内专家对东海靶区内深钻孔位选定进行了研讨,与会专家一致认为,根据上述"五高两低"的原则和实际资料的分析,毛北孔址可作为大陆科学深钻工程的首选井位。