记者今天(28日)从自然资源部中国地质调查局获悉,近日,“梦想”号大洋钻探船顺利完成南海大洋钻探试钻任务,成功钻获南海洋盆玄武岩样品。这也标志着我国成为全球第三个利用钻探船成功钻获深海洋盆硬岩样品的国家。
“梦想”号是全球唯一具备11000米钻探能力的大洋钻探船。本航次历时30天,在我国南海深海海盆4100米水深海域完成钻探取心任务,成功钻获南海洋盆玄武岩样品。
总台央视记者 李宁:这个就是“梦想”号在此航次所采集的来自深海的岩心样本,水深超过了4044米,这个也是典型的大洋红层。
广州海洋地质调查局研究员、航次首席科学家 孙珍:它的沉积物刚开始是黑色的,还富含有机质,就说明很多海洋生物一下子就死掉了,然后它的钙质的壳又化掉了,后来慢慢变成绿色,绿色就是氧气开始恢复,但还是比较缺氧;后来变成红色就是富氧。这样就为我们了解多大规模的岩浆喷发会造成多长时间尺度、多大规模的一个灭绝事件,会有很重要的意义。
孙珍告诉记者,通过本航次获得的一大批宝贵岩心样品及数据资料,初步研究证实,南海扩张脊跃迁后存在多期大规模火山喷发活动,为破解核心科学问题提供了关键实证。
除了在科学研究上的成果,“梦想”号在本航次中的最大钻探深度达到了4929.17米,刷新了我国自主实施最大作业水深钻探纪录,深海钻探作业能力迈入国际先进行列。
广州海洋地质调查局工程师、“梦想”号钻井部工艺队长 汪明鑫:这个深度就是从我们现在站的深度往下4929.17米,同时采取了109米的岩心,岩心采取率是61.7%,同时我们还在4300米左右的深度,采取到了4.3米左右的玄武岩实物样品岩心,检验了“梦想”号采用的小吨位、模块化、多功能设计理念的优越性,既能做油气勘探,也能做岩心勘探取样。
钻探系统:全球唯一具备11000米钻探能力
“梦想”号是我国自主设计建造的首艘大洋钻探船,也是全球唯一具备11000米钻探能力的大洋钻探船。那这样一艘船的钻探系统到底有什么超能力呢?跟着总台央视记者的镜头,我们一起上船去看看。
总台央视记者 李宁:这个就是“梦想”号的钻台面,从我这个位置向上,整个钻井平台有50多米,往下还有20多米,所以“梦想”号的整个钻井平台的高度是超过了81米。
广州海洋地质调查局工程师、“梦想”号钻井部工艺队长 汪明鑫:简单来讲,就是它把陆地的钻机放在了船的平台上面,当然它做了更多改进,它的自动化程度、精准程度就高很多。可以看到我们整个钻台面是比较规整的,有14.5米乘14.5米这样一个面积,我们正前方是井口,我的右手边是一个专业的地质勘探、岩心采取钻取功能的钻机。目前我们采用的液压举升式系统,提升能力是1000吨。根据我们去年一年的作业经验来讲,最高生存工况能达到16级风。
这套钻探系统是“梦想”号上最复杂关键的设备之一,它具备钻探11000米的能力,可以打穿地壳和地幔之间的莫霍面,实现全人类的地质科学梦想。
钻井系统工作时,如同一把巨大的冲击钻,利用顶驱带动钻杆、钻头和高压泥浆来切削岩石。“梦想”号本航次的钻孔直径只有0.241米,从海面往下11000米来打孔钻探就好似“穿针引线”。
广州海洋地质调查局工程师、“梦想”号钻井部工艺队长 汪明鑫:现在标准的钻杆一根是9.5米,未来要钻到1万米以上基本上这里要排满钻杆。整个指梁区域能存储11000米的钻杆。我们用的绳索取心工艺,实际上它的钻头是空心的。钻头旋转起来之后,钻头往下走,岩心会相应地进入工具腔体空间里面,然后上面是钻杆,整个岩心都进入这个工具里面。开始停钻,然后用钢丝绳打捞,抓住岩心绳索再提上来,把岩心提到钻台面,然后把岩心拆出来。
打捞出来的岩心会通过一条自动传送带送到前处理区域。
广州海洋地质调查局工程师、“梦想”号钻井部工艺队长 汪明鑫:现在我们处在的区域就是岩心样品的前处理区,开始做岩心分割、清洗,最后在这里切成1.5米的标准长度。然后进入到实验室,做更小的物理、化学分析和测试。
海上移动“国家实验室”:总面积超3000平方米
取出深海海底的岩心只是“梦想”号工作的第一步,接下来科学家们就会立刻在船上对岩心进行多项科学研究。“梦想”号配备了总面积超过3000平方米的实验室,可以满足大部分科学研究需求。
为了避免采集到的岩心运回陆地后发生变化,“梦想”号搭载了全球面积最大、功能最全、流程最优的船载实验室群,总面积超过3000平方米,装配各种精密实验仪器超过150台(套)。采集的新鲜岩心样本在船上就能进行快速、准确分析。
广州海洋地质调查局研究员、航次首席科学家 孙珍:岩心就从这个地方送进来,科学家要开始把一部分岩心切走,会取每一根最底部的岩心定年。第二个就是做生命演化,科学家会挑没有被破碎,也没有被海水污染的地方,送到微生物实验室去进行微生物培养,培养一段时间以后就可以基因测序,了解海底以下生物的群落和它们的演化。这个地方你可以看到墙上贴的都是各种各样的、这个时间段里出现的放射虫的种类,还有它们的长相。在这个地方是一个放射虫都没找着,所以可能这边的海域特别缺硅。
除了基础地质和微生物实验室,船上还有古地磁、无机地球化学、有机地球化学、海洋科学、天然气水合物、地球物理以及钻探技术等共九大实验室。每一个实验室都配备了世界一流的实验设备,能够满足从深海岩石样本分析到微生物研究的各种需求。
广州海洋地质调查局研究员、航次首席科学家 孙珍:岩心刚从海底上来它里面还有流体、气体,还有孔隙的情况都是接近原位状态,所以要第一时间开展各种测试的工作。岩心放进去,扫完了以后就可以提取它三维的图像。
孙珍告诉记者,这个大的区域就是给科学家开展描述的区域,科学家就要在这里进行非常详细描述,科学发现总结工作。测它的密度,测粒径,测它的电阻率等,其实就是岩心的全流程诊断。“梦想”号上的船载实验室里的设备是全球最先进的,尤其是分析测试时间会变短,对科学家来说很重要。
全球最大海底岩心样品库:可存岩心长度超45万米
“梦想”号一个航次就会采集上百米的岩心样品。除了在船上的研究,这些岩心样品回到岸上如何保存呢?
总台央视记者 李宁:这里就是“梦想”号配套的全球最大的海洋岩心存放的库房,这里相当于一个岩心档案室,“梦想”号取回来的海底岩心都要在这里存放,可存放岩心长度超过45万米,距离差不多相当于北京到太原。
广州海洋地质调查局高级工程师 赖佩欣:海里面的岩心很湿,而且含有很多有机质,如果在常温下存放,它会干裂、发霉,影响后续分析结果,所以我们把它放到冷库里面。保存温度是4摄氏度,其实是接近海底的温度,我们模拟海底温度,让它尽量长时间保存。
赖佩欣告诉记者,广州海洋地质调查局岩心库保存了大量的原始地质资料和实物样品。岩心库建筑面积约15000平方米,由冷藏库、常温库和检测中心组成。其中,冷藏库主要用于保存海洋沉积物样品,常温库主要用于保存多金属结核以及各类海底岩石样品。该岩心库具备从岩心储存、分析测试到科学研究、共享服务的全流程能力,直接服务于“梦想”号大洋钻探等国家级深海项目。