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ICDP湖泊科学钻探进展

赵洪波 梁涛 何远信

赵洪波, 梁涛, 何远信. ICDP湖泊科学钻探进展[J]. 地质科技通报, 2020, 39(2): 204-214. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0223
引用本文: 赵洪波, 梁涛, 何远信. ICDP湖泊科学钻探进展[J]. 地质科技通报, 2020, 39(2): 204-214. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0223
Zhao Hongbo, Liang Tao, He Yuanxin. Advances of ICDP lake scientific drilling program[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(2): 204-214. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0223
Citation: Zhao Hongbo, Liang Tao, He Yuanxin. Advances of ICDP lake scientific drilling program[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(2): 204-214. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0223

ICDP湖泊科学钻探进展

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0223
基金项目: 

国家科技重大专项 2016ZX05034-004

详细信息
    作者简介:

    赵洪波(1988—  ),男,工程师,现正攻读地质工程专业博士学位,主要从事科学钻探、地质钻探以及石油钻井及工艺研究。E-mail:zhaohb@bjiee.com.cn

    通讯作者:

    何远信(1964—  ),男,教授级高级工程师,博士生导师,主要从事地质钻探、石油钻探及相关工艺研究与管理工作。E-mail:heyx@bjiee.com.cn

Advances of ICDP lake scientific drilling program

  • 摘要: 气候变化与全球环境是地学界的热点之一。最能反映全球或局部气候变化与环境的高分辨率沉积记录大多保存在大陆内部的湖相沉积中, 特别是具有较长寿命的湖相沉积中。因此,湖泊环境科学及湖泊环境科学钻探作为开展此类研究最为直接的技术手段,一直以来都受到国内外学术界的高度关注。在介绍湖泊科学钻探技术难点的基础上, 以国际大陆科学钻探计划(ICDP)资助的已完成的12个湖泊钻探项目为例,对2000年以来ICDP在气候变化与全球环境研究领域的重要进展进行了综述,并对未来的主要湖泊科学钻探计划进行了简要的概述。

     

  • 图 1  部分ICDP资助的湖泊钻探项目在全球的分布[5]

    大圆点代表已开展地下生物圈研究的钻孔;小圆点是没有针对地下生物圈研究的钻孔

    Figure 1.  Map showing already drilled and planned ICDP sites with different levels of subsurface biosphere studies

    图 2  利用直升飞机进行湖面钻井平台搭建及湖上钻探现场

    Figure 2.  Building-a lake drilling platform and drilling site by a helicopter (by ICDP website)

    图 3  Junín湖钻探钻孔设计位置(1, 2, 3为取心编号)

    Figure 3.  The Lake Jun′in with proposed coring localities

    图 4  Junín湖钻探施工现场

    Figure 4.  Lake Junín drilling site (by ICDP website)

    图 5  巴尔干半岛奥赫里德湖钻孔位置

    Figure 5.  ICDP coring sites of Lake Ohrid on the Balkan Peninsula

    图 6  DSDDP死海盆地钻探位置[11]

    Figure 6.  The Dead Sea Basin and the location of the ICDP-DSDDP drilling site

    图 7  使用超前取心钻具在湖底以下300 m左右深度获取的湖心

    从上到下,岩心显示从砾石(顶部岩心)到细粒盐层(中间岩心)交错的泥灰岩的变化。这表明当时钻井现场离海岸非常接近,波浪盐图案岩心被认为是盐流的作用

    Figure 7.  Drill cores in liners recovered at depth around 300 m below lake floor(by ICDP website)

    图 8  数字高程模型(A)、投影到5月份El′gygytgyn湖北面的全景钻探地点位置(B)、El′gygytgyn湖的位置(C)

    Figure 8.  Digital elevation model(A), drill site locations, projected onto a panoramic view of Lake El′gygytgyn in May facing north(B), and location of Lake El′gygytgyn(C)

    图 9  Laguna Potrok Aike的水深测量图与航拍照片的综合地质数据[18]

    Figure 9.  Bathymetric map of Laguna Potrok Aike merged with an aerial photograph and geological data

    图 10  使用GLAD800钻井系统的R/V Kerry Kelts平台

    Figure 10.  Platform R/V Kerry Kelts with the GLAD800 drilling system(by ICDP website)

    图 11  Viphya钻探驳船在马拉威湖中心施工

    Figure 11.  The Viphya drilling barge in central Lake Malawi(by ICDP website)

    图 12  佩滕伊扎湖钻探现场

    Figure 12.  Lake Peten Itza drilling site(by ICDP website)

    图 13  GLAD-800湖泊钻探船在Bosumtwi湖上

    Figure 13.  The GLAD-800 lake drilling system on Lake Bosumtwi(by ICDP website)

    表  1  ICDP在各大洲资助的湖泊科学钻探项目

    Table  1.   List of ICDP-funded lake scientific drilling project

    大洲 项目
    亚洲 死海(以色列)
    贝加尔湖(俄罗斯)
    El′gygytgyn湖(俄罗斯)
    伊塞克湖(吉尔吉斯斯坦)
    纳木错(中国)(计划中)
    青海湖(中国)
    Towuti湖(印度尼西亚)
    Ohau湖(新西兰)
    中北美洲 切萨皮克湾(美国)
    Chalco湖(墨西哥)
    PeténItzá湖(危地马拉)
    南美洲 Potrok Aike湖(阿根廷)
    胡宁湖(秘鲁)
    缇缇喀喀湖(玻利维亚)
    非洲 东非大裂谷马拉威湖(埃塞俄比亚,肯尼亚)
    留尼旺(法国)
    博苏姆特维湖(加纳)
    乍得湖(乍得)(计划中)
    香奈拉湖(肯尼亚,坦桑尼亚)
    马拉维湖(马拉维)
    欧洲 奥赫里德湖(马其顿)
    凡湖(土耳其)
    北海(荷兰)
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    表  2  DeepCHALLA工程概况

    Table  2.   DeepCHALLA proposal abstract

    地质年代 第四纪
    钻探点数(钻孔数) 1(6)
    钻进长度/m 422.50
    取心长度/m 422.49
    岩心长度/m 405.40
    岩心长度/取心长度/% 95.95
    岩心长度/钻进长度/% 95.95
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    表  3  Towuti工程概况

    Table  3.   Towuti proposal abstract

    地质年代 第四纪
    钻探点数(钻孔数) 3(11)
    钻进长度/m 1 290.3
    取心长度/m 1 198.3
    岩心长度/m 1 009.9
    岩心长度/取心长度/% 84.28
    岩心长度/钻进长度/% 78.27
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    表  4  JUNIN工程概况

    Table  4.   JUNIN proposal abstract

    地质年代 第四纪
    钻探点数(钻孔数) 3(11)
    钻进长度/m 562.90
    取心长度/m 562.86
    岩心长度/m 459.16
    岩心长度/取心长度/% 81.57
    岩心长度/钻进长度/% 81.57
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    表  5  SCOPSCO工程概况

    Table  5.   SCOPSCO proposal abstract

    地质年代 第四纪
    钻探点数(钻孔数) 6(13)
    最深钻进长度/m 568.92
    岩心长度/m 544.88
    岩心长度/钻进长度/% 95.77
    最深孔位置水深/m 243
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    表  6  PALEOVAN工程概况

    Table  6.   PALEOVAN proposal abstract

    地质年代 第四纪
    钻探点数(钻孔数) 3(10)
    钻进长度/m 865
    取心长度/m 865
    岩心长度/m 522
    岩心长度/取心长度/% 60.35
    岩心长度/钻进长度/% 60.35
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    表  7  DSDDP工程概况

    Table  7.   DSDDP proposal abstract

    地质年代 新近纪至第四纪
    钻探点数(钻孔数) 2(12)
    钻进长度/m 1 087.2
    取心长度/m 922.4
    岩心长度/m 721.2
    岩心长度/取心长度/% 78.19
    岩心长度/钻进长度/% 66.34
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    表  8  GYGY工程概况

    Table  8.   GYGY proposal abstract

    地质年代 上新世至第四纪
    钻探点数(钻孔数) 1(3)
    钻进长度/m 775.9
    取心长度/m 685.5
    岩心长度/m 512.3
    岩心长度/取心长度/% 74.73
    岩心长度/钻进长度/% 66.03
    时间段:永久冻土钻探(D3孔) 2008年10月底-12月初
    时间段:湖泊和岩石钻探(D1、D2孔) 2009年1月-5月
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    表  9  钻井现场的位置、水深和钻孔深度(湖底以下)以及湖心采收率

    Table  9.   Location of drill sites, water and penetration depths as well as core recovery rate

    孔位 纬度/(°) 经度/(°) 水深/m 进尺/m 平均取心率/%
    Hole A(孔A) Hole B(孔B) Hole C(孔C) Hole D(孔D)
    PTA-1 51.964 03 70.375 95 98 88.1 71 62.3 100.4 92.1
    PTA-2 51.970 53 70.375 51 95 88.5 21.1 101.5 98.8
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    表  10  PASADO工程概况

    Table  10.   PASADO proposal abstract

    地质年代 更新世
    钻探点数(钻孔数) 2(14)
    钻进长度/m 1 271.2
    取心长度/m 540.10
    岩心长度/m 509.94
    岩心长度/取心长度/% 94.42
    岩心长度/钻进长度/% 40.11
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    表  11  LMDP工程概况

    Table  11.   LMDP proposal abstract

    地质年代 更新世
    钻探点数(钻孔数) 2(7)
    钻进长度/m 623
    取心长度/m 616
    岩心长度/m 573
    岩心长度/取心长度/% 93.02
    岩心长度/钻进长度/% 91.97
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    表  12  PISDP工程概况

    Table  12.   PISDP proposal abstract

    地质年代 更新世
    钻探点数(钻孔数) 7(21)
    钻进长度/m 1 533.6
    取心长度/m 1 419.6
    岩心长度/m 1 400.4
    岩心长度/取心长度/% 98.65
    岩心长度/钻进长度/% 91.31
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    表  13  BCDP工程概况

    Table  13.   BCDP proposal abstract

    地质年代 第四纪
    钻探点数(钻孔数) 6(16)
    钻进长度/m 428.10
    取心长度/m 430.76
    岩心长度/m 338.95
    岩心长度/取心长度/% 78.69
    岩心长度/钻进长度/% 79.17
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    表  14  LQDP工程概况

    Table  14.   LQDP proposal abstract

    地质年代 第四纪
    钻探点数(钻孔数) 5(18)
    钻进长度/m 845.0
    取心长度/m 582.9
    岩心长度/m 323.3
    岩心长度/取心长度/% 55.46
    岩心长度/钻进长度/% 38.26
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  • [1] 刘宝林, 何跃文, 司敬成.湖泊环境科学钻探施工技术[J].探矿工程:岩土钻掘工程, 1999(2):49-51. http://d.wanfangdata.com.cn/periodical/tkgc199902019
    [2] 苏德辰, 杨经绥.国际大陆科学钻探(ICDP)进展[J].地质学报, 2010, 84(6):873-886. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DZXE201006013.htm
    [3] Schnurrenberger D, Haskell B.Initial reports of global lakes drilling program, Volume 1.Glad 1: Great Salt Lake, Utahand Bear Lake, Utah, Idaho[R].Minnesota: Limnological Research Center, CD-ROM, University of Minnesota, 2001.
    [4] Gohn G S, Koeberl C, Miller K G, et al.Chesapeake Bay impact structure deep drilling project completes coring[J].Scientific Drilling, 2006, 3:34-37. doi: 10.2204/iodp.sd.3.07.2006
    [5] Ariztegui D, Thomas C, Vuillemin A.Present and future of subsurface biosphere studies in lacustrine sediments through scientific drilling[J].International Journal of Earth Sciences, 2015, 104(6):1655-1665. doi: 10.1007/s00531-015-1148-4
    [6] Verschuren D, van Daele M, Wolff C, et al.ICDP project deep CHALLA:Reconstructing East African climate change and environmental history over the past 250 000 years[J].Geophysical Research Abstracts, 2017, 19:4082. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2017EGUGA..19.4082V/abstract
    [7] Russell J M, Bijaksana S, Vogel H, et al.The Towuti drilling project:Paleoenvironments, biological evolution, and geomicrobiology of a tropical Pacific lake[J].Scientific Drilling, 2012, 14:68-71. doi: 10.5194/sd-14-68-2012
    [8] Rodbell D T, Abbott M B.The 2011 ICDP Lake Junin Working Group.Workshop on drilling of Lake Junin, Peru:Potential for development of a continuous tropical climate record[J].Scientific Drilling, 2012, 13:58-60. doi: 10.5194/sd-13-58-2012
    [9] Wagner B, Wilke T, Krastel S, et al.The SCOPSCO drilling project recovers more than 1.2 million years of history from Lake Ohrid[J]. Scientific Drilling, 2014, 17:19-29. doi: 10.5194/sd-17-19-2014
    [10] Litt T, Krastel S, Örcen S, et al.Lake Van drilling project:A long continental record in Eastern Turkey[J].Scientific Drilling, 2007, 4:40-41. doi: 10.5194/sd-4-40-2007
    [11] Stein M, Ben-Avraham Z, Goldstein S, et al.Deep drilling at the Dead Sea[J].Scientific Drilling, 2011, 11:46-47. doi: 10.5194/sd-11-46-2011
    [12] Waldmann N, Torfstein A, Stein M.Northward intrusions of low- and mid-latitude storms across the Saharo Arabian belt during past interglacials[J].Geology, 2010, 38, 567-570. doi: 10.1130/G30654.1
    [13] Neugebauer I, Brauer A, Schwab M J, et al.DSDDP scientific party:Lithology of the long sediment record recovered by the ICDP Dead Sea deep drilling project (DSDDP)[J].Quaternary Science Reviews, 2014, 102:149-165. doi: 10.1016/j.quascirev.2014.08.013
    [14] Migowski C, Agnon A, Bookman R, et al.Recurrence pattern of Holocene earthquakes along the Dead Sea transform revealed by varve-counting and radiocarbon dating of lacustrine sediments[J].Earth and Planetary Science Letters, 2004, 222 (1):301-314. http://cn.bing.com/academic/profile?id=79f217ca3fe5de80feca7a2d3bab12dc&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn
    [15] Brigham-Grette J, Melles M.Complex drilling logistics for Lake El'gygytgyn, NE Russia[J].Scientific Drilling, 2009, 7:38-39. doi: 10.5194/sd-7-38-2009
    [16] Zolitschka B, Schäbitz F, Lücke A, et al.Crater lakes of the Pali Aike Volcanic Field as key sites of paleoclimatic and paleoecological reconstructions in southern Patagonia, Argentina[J].J.South Am.Earth Sci., 2006, 21:294-309. doi: 10.1016/j.jsames.2006.04.001
    [17] Zolitschka B, Anselmetti F, Ariztegui D, et al.The Laguna Potrok Aike Scientific Drilling Project PASADO (ICDP Expedition 5022)[J].Scientific Drilling, 2009, 8:29-34. doi: 10.5194/sd-8-29-2009
    [18] Corbella H.El campo volcano-tectónico de Pali Aike[C]//Haller M.Geologíay Recursos Naturales de Santa Cruz.Buenos Aires (Asociación Geológica Argentina), 2002: 285-302.
    [19] Scholz C A, Cohen A S, Johnson T C, et al.The 2005 Lake Malawi Scientific Drilling Project[J].Initial Reports of Global Lakes Drilling Program, 2006, 2:17-19. http://cn.bing.com/academic/profile?id=a5cc3fa6dcbd8dc085670ed0ad19bba0&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn
    [20] Scholz C A, Cohen A S, Johnson T C.Southern hemisphere tropical climate over the past 145 ka:Results of the Lake Malawi Scientific Drilling Project, East Africa[J].Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2011, 303(3):1-2. https://www.researchgate.net/publication/251491838_Southern_hemisphere_tropical_climate_over_the_past_145ka_Results_of_the_Lake_Malawi_Scientific_Drilling_Project_East_Africa_Preface
    [21] Hodell D, Anselmetti F, Brenner, et al.The Lake Petén Itzá scientific drilling project[J].Scientific Drilling, 2006, 3:25-29. doi: 10.5194/sd-3-25-2006
    [22] Koeberl C, Peck J, King J, et al.The ICDP Lake Bosumtwi drilling project:A first report[J].Scientific Drilling, 2005, 1:23-27. doi: 10.5194/sd-1-23-2005
    [23] Liu X J, Lai Z P, Yu L P, et al.Luminescence chronology of aeolian deposits from the Qinghai Lake area in the Northeastern Qinghai-Tibetan Plateau and its paleoenvironmental implications[J].Quaternary Geochronology, 2012, 10:37-43. doi: 10.1016/j.quageo.2012.01.016
    [24] Xu Z, Yang J, Wang C, et al.Fifteen years of the Chinese continental scientific drilling program[J].Scientific Drilling, 2017, 22:1-18. doi: 10.5194/sd-22-1-2017
    [25] Wilke T, Wagner B, van Bocxlaer B, et al.Scientific drilling projects in ancient lakes:Integrating geological and biological histories[J].Global and Planetary Change 2016, 143:118-151. doi: 10.1016/j.gloplacha.2016.05.005
    [26] Cohen A S, Salzburger W.Scientific drilling at Lake Tanganyika, Africa:A transformative record for understanding evolution in isolation and the biological history of the African continent, University of Basel, 6-8 June[J].Scientific Drilling, 2016, 22:43-48. http://cn.bing.com/academic/profile?id=e468a7f4e1464b7785319f0056215f74&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn
    [27] Cohen A, Campisano C, Arrowsmith R, et al.The Hominin sites and paleolakes drilling project:Inferring the environmental context of human evolution from eastern African rift lake deposits[J].Scientific Drilling, 2016, 21:1-16. doi: 10.5194/sd-21-1-2016
    [28] 朱立平, 王君波, 林晓, 等.西藏纳木错深水湖心反映的8.4 ka以来气候环境变化[J].第四纪研究, 2007, 28(4):588-597. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DSJJ200704014.htm
    [29] Haberzettl T, Daut G, Wang J, et al.ICDP workshop on scientific drilling of Nam Co on the Tibetan Plateau:1 million years of paleoenvironmental history, geomicrobiology, tectonics and paleomagnetism derived from sediments of a high-altitude lake[J].Scientific Drilling, 2018, 25:63-70. http://cn.bing.com/academic/profile?id=8a2603085bb9e178ade8a95ed7a82411&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn
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  • 收稿日期:  2019-01-07

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