人类实施地质钻孔干什么？

一、何为地质钻孔

 通俗地讲，地质钻孔就是人类利用机器向地下挖的深井。据有关资料记载，早在公元前数世纪，中国人就打出了历史上最早的深钻孔，达到地下200米的深度。1835年，我国能工巧匠在海拔341米的四川大安区阮家坝山下，凿成了井深1001.42米的钻井，既产卤水，又产天然气。这个最早由人工钻凿的超千米深井，创造了当时世界钻井的最深纪录，而且也打出了世界上第一口人工开凿深井的标准地质剖面，这是人类认识地球深部、探索地球资源的一次重大胜利，为世界地质钻井史写下了崭新的一页。

地质钻孔包括孔口、孔底、孔径、孔深、孔身、孔段等几要素。钻孔最上部称孔口，最底部称孔底，井孔的直径称孔径，钻孔深度称孔深，整个井孔称孔身，其中某一段称孔段。它是人类进行地下探测的重要手段，广泛应用于地质钻探工程中，为人类获取能源资源发挥了重要作用。

图1   地质钻孔示意图（图片来源科普中国网站）

二、钻孔有哪些用途和类型

地质钻孔（井）影响着人类生活的方方面面。例如，修建公路、铁路、桥梁过程中实施的勘探钻孔，是为了查明道路、桥梁沿线的地质条件，为后续设计方案提供依据；固体矿产勘查过程中实施的钻孔，是为探获埋藏在地下众多的“惊喜”——丰富的矿产资源，并获取第一手实物地质资料，即从钻孔中取出岩心、矿心、岩屑等实物样品；作为地球物理测井的通道，获取岩矿层各种地球物理信息；作为人工观测的通道，监测地下水层水文地质情况和动态变化；有的钻孔也可探采结合，开采石油、天然气、地热、地下水等。

按照用途，地质钻孔可分为如下几类：

（1）地质科学研究钻孔，如松辽盆地国际大陆科学钻探（松科2井），主要是为了了解地下物质组成、结构关系和动力学过程。

图2   松辽盆地国际大陆科学钻探（松科2井）现场

图3   松科2井钻获的岩心实物资料

（2）矿产勘查钻孔，包括固体矿产勘查或勘探等地质钻孔，用于了解地下地质构造、地质找矿或探明矿产资源储量。

图4   我国某矿产勘查钻孔钻探现场

图5 我国地质学家观察某矿产勘查钻孔岩心

（3）水文地质钻孔，包括勘探孔、试验孔、开采孔、观测孔和探采结合孔等，用于查明地下水文地质情况。

图6   我国某水文地质钻孔钻探现场（图片来源中国地质调查局）

  （4）地热钻孔，用于勘探和开发地下热水与蒸气资源。

图7  我国某地热钻孔钻探现场

（5）工程地质钻孔，用于勘察或为建筑厂基、坝址、水库、桥梁及道路等探明工程地质钻孔基础状况，以及为加固处理建筑工程基础而应用的基础桩或管桩所施工的钻孔。

图8   我国某工程地质钻孔钻探现场（图片来源互联网）

图9    我国某工程地质钻孔获取的岩心（图片来源互联网）

（6）石油天然气钻井，用于在陆上或海上勘探及开发石油、天然气、页岩气、页岩油、煤层气等。

图10   我国某油气调查钻孔岩心浸水试验，油气显示强烈（图片来源地调局油气中心）

（7）其它钻孔，包括开采地下卤水、溶解岩盐、硫磺、燃烧气化地下煤炭等开发钻孔，以及采矿或隧道施工时为通风、排水、探水、探气、冻结、运输以及建筑和通讯安装管线、爆破、取样、灌浆等所施工的辅助钻孔。

三、钻孔能告诉我们什么

地质钻孔可以向我们提供以下信息：

（1）土壤条件，用于建设施工。

（2）工程性质，包括物理和化学性质。

（3）污染情况 ，包括自然和人为污染。

（4）地质构造特征，以及深部和浅部矿产赋存情况。

（5）是否存在天然洞穴。

（6）是否存在矿产，包括 煤炭、石油、砂、砾石、石膏等。

（7）是否存在水资源，监测其可用性。

（8）是否存在灾害 ，预防灾害，减轻影响。

除此之外，还有很多很多。

四、哪些地质钻孔资料需要收集和保存

打钻并从钻孔中采集岩矿心，获取各类地质信息，最终得到准确地质编录是一件花费极大的工作。保存这些地质钻孔资料的费用同样不菲。

地质钻孔编录是对钻孔所获地下地质实物的书面描述。它也可以是井下测量仪器在井孔内获得的关于岩石性质的电子数据。它们提供的地质信息有助于确定地下物质组成、结构关系特征和地下的资源等情况，也有助于辨识明显的或潜在的地质灾害。

在我国，地质勘查单位会完整保留所有现场调查报告以及单个钻孔的编录资料或地球物理资料，还会保存照片、录像等其他相关资料。全国地质资料馆和各省级地质资料馆根据相关要求，接收并保存数字化或纸质版地质钻孔资料。经过筛选并接收的重要性、典型性和代表性岩矿心主要存放在国土资源实物地质资料中心（国家实物地质资料馆）、各省级实物地质资料库房（包括省级分库）和相关委托保管单位，以及地质勘查单位。

五、地质钻孔资料有哪些开发利用价值

地质钻孔资料是地下地质和构造情况的最重要信息来源之一。利用钻孔地质编录资料，地勘企业能够合理地开展测量和施工，从而达到省时省钱的效果。而勘探公司可以利用现有信息预测地下是否存在矿体和油气藏等。

从钻孔中采集的岩矿心等实物地质资料可以用于证实书面地质编录，还可用于进一步的分析测试。如果钻孔岩心等实物地质资料得到了妥善保管，其性质一般不会随时间发生明显改变。因此，可用于其他目的的重新分析利用。总之，自人类诞生之日起，就从未停止过对地球的探索和认知。尽管人类目前直接钻探深度已经达到了12千米，但与6000多千米的地球半径相比，还相差甚远，如果把地球比作一个鸡蛋的话，目前为止连鸡蛋皮都没钻破！