“上九天攬月，下五洋捉鱉”一直是人類自古以來的夢想。如今，比起“上天下?！?，人類的“入地”之旅卻由于地殼巖石阻隔而困難重重。地球深處到底什么樣？一直吸引著科學家們孜孜不倦地探索。
若想對地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物質(zhì)成分進行探測，最直接、最有效和最可靠的方法是向地球縱深打一口科學鉆探井，將人類的“視距”向地球內(nèi)部延伸數(shù)千米甚至上萬米，進而一探究竟。通過科學鉆探，在地質(zhì)學方面，可以研究地球深部構(gòu)造及演化、地球深部流體及其作用，校驗地球物理探測結(jié)果；在資源能源開發(fā)利用方面，可以研究成礦理論、油氣成因，調(diào)查和開發(fā)深部熱能；在環(huán)境科學方面，可以研究地震成因、火山噴發(fā)機理、地質(zhì)災害預警、地球氣候演變、生命演化歷史。因此，科學鉆探被形象地譽為了解地球內(nèi)部信息的“望遠鏡”。
科學鉆探始于20世紀60年代，分為大洋鉆探和大陸鉆探，已有許多國家在洋底和大陸打了近百口深淺不一的科學鉆孔。比如，舉世聞名的德國KTB深層巖芯項目，工程歷時近15年，最終孔深達到9101米。來自12個國家的400多位科學家，在此共執(zhí)行了200多項地學研究項目，以了解大陸地殼的結(jié)構(gòu)、成分、動力學、演化過程。
1996年2月，德國、中國、美國作為第一批成員，發(fā)起了國際大陸科學鉆探計劃（ICDP），至今已有近20個國家和團體加入該計劃。ICDP的成立為科學鉆探降低風險和成本、裝備技術(shù)和科學成果的交流和共享都起到了良好的促進作用，并與綜合大洋鉆探計劃簽訂協(xié)議，加強兩項計劃在科學鉆探領(lǐng)域的合作與協(xié)調(diào)，共同出版《科學鉆探期刊》。
目前，ICDP已經(jīng)實施了湖泊、隕石撞擊和生物滅絕事件、研究火山和地熱、斷層帶等幾十個科學鉆探項目。我國申請到的三項ICDP項目：“大別—蘇魯”大陸超深鉆、中國環(huán)境科學鉆探青海湖工程、科鉆一井和二井工程，在大陸科學鉆探領(lǐng)域方面取得令人矚目的成績。
“大別—蘇魯”大陸超深鉆是我國首例大陸鉆探工程，2001年開工建設(shè)，至2005年完成鉆探施工任務(wù)。該工程是世界第三個超過5000米的科學深鉆（5158米），也是全世界穿過造山帶最深部位的科學深鉆，被國際地學界譽為超高壓變質(zhì)帶大陸動力學的研究寶地。
2005年7月21日，青海湖環(huán)境科學鉆探開鉆，到9月5日結(jié)束，歷時47天，分別在青海湖東盆，南盆等5個地點鉆取了13支巖芯，取得巖芯323米。通過青海湖科學鉆探研究，查明了青海湖湖盆形成演化，氣候構(gòu)造變化和青海湖波動的歷史。
2007年10月20日，我國松科一井順利完鉆，總?cè)⌒具M尺為2577米，芯長共計2485米，是迄今為止世界首次取得的最長的白堊紀陸相盆地沉積記錄，為“白堊紀地球表層系統(tǒng)重大地質(zhì)事件與溫室氣候變化”的后續(xù)研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。
松科二井于2014年開鉆，目標是通過實施“2井1孔”鉆探，打穿松遼盆地白堊系，獲取萬米連續(xù)高分辨率的陸相地質(zhì)記錄。
目前，自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局組織實施的松科二井已經(jīng)完成鉆井深度7018米，成為亞洲國家實施的最深科學鉆探井。值得一提的是，中國白堊紀大陸科學鉆探工程使用的是我國自主研發(fā)的中國萬米大陸科學鉆探專用鉆機“地殼一號”。
科學鉆探過程中會遭遇很多世界級難題，其中就包括地球的“三高”（高溫、高壓、高地應力）問題。在“三高”條件下，首先鉆機的配件和電子元件能否正常工作？其次，在此條件下井壁巖石容易破碎，造成井壁垮塌、卡鉆等井下事故。最后，從地表打至數(shù)千米深處，井斜度不能超過18度，由于無法有效地探知井斜的發(fā)生，這成為制約科學鉆探的世界級難題。
但近半個多世紀以來，各國科學家孜孜不倦地努力，科學鉆探一次又一次帶給人們問號與驚嘆，一次又一次推動了地球科學取得重大突破，為人類了解地球內(nèi)部、研究地球變化和勘探各種資源開辟了新途徑。
但近半個多世紀以來，各國科學家孜孜不倦地努力，科學鉆探一次又一次帶給人們問號與驚嘆，一次又一次推動了地球科學取得重大突破，為人類了解地球內(nèi)部、研究地球變化和勘探各種資源開辟了新途徑。（作者：張凡，系自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局地學文獻中心高級工程師）
