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瑞典深钻计划项目概况与进展 周平杨宗喜 (中国地质调查局发展研究中心北京100037) 瑞典深钻计划(Swedish Program，以下简称SDDP)是一项致力于提升瑞典地下 DeepDrilling 科学研究水平的大陆深钻计划，其目的在于研究地球动力系统的根本性问题、自然历史及演化，探 索地球内部的奥秘。该计划于2007年春获得了瑞典研究委员会的资助，并正式启动。最初仅有来自 瑞典各主要大学、不同专业约lO名科学家参加，但是到2009年年初，已有来自14个国家的80多 位科学家参与进来，其中包括瑞典8所大学和研究机构，及瑞典、挪威、芬兰和丹麦地质调杏局等。 目前，SDDP共设置了6个钻探项目，其中5个为国际合作项目。基础研究、应用研究与社会效益 是该计划项目设置的三大基础。据称，如果SDDP成功获得所需资金支持，到2020年瑞典将在几个 关键点拥有一系列世界级的钻孔。 一、SDDP背景 大陆深钻作为原位观测研究的一种重要手段，可以解决许多关键性的科学问题。对于斯堪的纳 维哑半岛而言，一些问题是其独有的，但大部分都具有全球意义。基岩打钻的成本虽然较为昂贵， 但它却是直接获取地下信息最合算的一种手段。事实上，人们经常进行钻探活动，但大部分钻孔都 是为了经济利益，如勘探石油、天然气或固体矿床，或建筑工程原位测量。然而，这些钻孔及其资 料常常不能为科学家获得，钻孔定位也不以科学研究为目的。这些钻孔进行最优化设计的目的是以 最低的成本、最快的速度完成某项具体工作，而非切合某项科学研究项目的需要。因此，地球科学 家在开展地下研究时高度依赖于间接手段。然而，间接手段获得的结果往往只是零零碎碎的，或者 只能用于解释那些还需要独立论证的现象。 SDDP对全瑞典科学家开放，并为他们提供一个研究基岩打钻科学问题的平台，共同将其科学 想法付诸于具有国际最高科学水准的钻探项目中。在项目设计阶段，有更多的科学家加入了进来， 形成了多支国际性的研究团队。来自北欧地质调查局的代表们也对SDDP产生了兴趣，有的已经加 入其中。SDDP也已同工业界建立了联系。SDDP管理机构设在乌普萨拉大学，包括一个计划处和一 个负责国内外合作与宣传的协调处。 值得一提的是，2008年SDDP工作团队在成功获得瑞典科学委员会的资助后，瑞典成为了国际 景下的大约25口科学钻的经验信息对所有成员开放，这就为开展大型钻探项目提供了便利。 二、科学思路 1．斯堪的纳维亚造山带是研究构造运动演化及成矿作用的绝佳场所 一方面，斯堪的纳维亚造山带是古生代时期加里东造山运动留下的唯一构造痕迹，它经历了漫 长的地质历史(超过了15亿年)，含有大量的化石，是研究构造运动演化的绝佳场所。另一方面， 为这里产有瑞典已发现的最大的两个矿床——谢莱夫特奥(Skellefie)火山成因块状硫化物矿床和基 鲁纳山(Kiirunavaara)磁铁矿一磷灰石矿床。如今，最重要的、易开采的矿床已经投产，并且将来有 望在更深部位取得更多的新发现。在这里，基础科学研究与经济利益互为补充，它们都将受益于矿 区的四维(时空)模拟。 143 2．深钻孔与地震监测 瑞典是一个地震多发国。历史上曾发生过里氏8级大地震，产生了长达160km的断层带、高达 10m的地表水平位移。目前，在瑞典发生里氏3级地震仍然很平常，并有可能发生更大的地震。因 此，有必要研究地震可能给如斜坡稳定性和大坝安全性等带来的影响。对于该国地震的诱发机制， 通常认为是上一次冰期后(大约20万年前)延续至今的地壳回弹及其产生的高应力所致。深钻孔的 优势在于，可以延伸至地震高度活跃区进行原位测量，可以采用井中地震仪等仪器监测断层带；而 且，在邻近块体中的浅钻孔中可以放置监测仪器，记录断层间的局部应力场和块体运动。此外，这 些数据也将提供关于全球板块构造运动对斯堪的纳维亚半岛影响的信息。而且原则上，长期监测还 能用于观测研究大深度作用过程。 3．“近周日共振”与差应变测量 Free Wobble)90这是一种受太 一项基本科学理论研究涉及所谓的“近周日共振(Nea