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第37卷第2期极地研究Vol.37,No.2

2025年6月CHINESEJOURNALOFPOLARRESEARCHJune2025

南极冰下基岩钻探现状及展望

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朱顺杰张凯杨甘生李亚洲王晋王如生王海柱刘敬平

(1中国地质大学(北京)工程技术学院,北京100083;

2吉林大学极地科学与工程研究院,吉林长春130021;

3中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102200;

4中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛266580)

摘要南极冰下基岩钻探工程技术是研究极地地质科学的重要方向之一。通过解决南极冰下基岩岩心获取

工程的技术问题,可为深入探究南极冰下地质体的物质成分、岩石组成及性质等基础地质学问题提供样本。

由于南极大陆被平均几千米厚的冰盖覆盖,因此,对冰下地质体的物质成分和岩石组成等了解十分困难,

详细资料更加缺乏。为此,本文介绍了南极冰下基岩钻探概况,分别从南极冰下基岩钻探装备及相关工艺方

法进行综述分析,从中探寻能够实现在南极内陆快速钻穿冰层,获取更长的冰下基岩岩心的南极冰下基岩

钻探装备。结果表明:(1)空气/钻井液反循环技术、连续管技术和热水钻技术是冰层快速钻进的重要发展方

向之一;(2)提钻取心技术、绳索取心技术和钻井液反循环连续取心技术将是未来南极冰下基岩取心钻探的

重要方向之一。本文还基于电缆悬吊式电动机械钻及岩心回转钻机,提出了多工艺融合的冰下基岩快速钻

探技术,并对未来南极冰下基岩多工艺钻探装备及配套工艺技术具体研究方向进行探讨,指出南极冰下多

工艺钻探技术在未来冰下基岩钻探有着极大的发展潜力,是未来获取更长冰下基岩岩心的必经之途。

关键词极地冰下基岩钻探钻探装备与工艺冰层钻进基岩取心南极现状与展望

doi:10.13679/j.jdyj

的科学信息,分别是古气候重建、古老的地球生

0引言命形态、底部冰层和复杂的褶皱结构以及冰下地

质,并指出冰盖底部样品有助于了解过去气候的

南极环境恶劣,但是在气候变化、地质学和变化机制并预测未来的全球气候变迁;同时指出,

生物学等领域都有着不可替代的意义。随着人类在南极冰下湖或冰下冰碛物、基岩空隙和裂缝中

社会的发展,全球问题如气候变化和资源枯竭日可能存在新的生命形态。通过对南极冰下基岩样

益突出,近年来引起全球各个国家的关注,从而品的获取,可以提高全球对南极大陆物质组成和

展开相应的研究和探索。其中,南极科学考察(以形成演化历史的认识,从而提高对南极冰岩界面

下简称科考)最引人注目的成果之一就是发现了及其物理-生物-地球化学过程的认识。

冰盖底部存在着“另一个世界”[1-2]。冰下环境为目前,获取南极冰下基岩岩心必须钻穿南极

诸多自然科学领域学科及跨学科研究提供了特有冰盖。虽然科学家已经利用冰雷达等地球物理探

[3]测手段对冰下地形、地貌及地质构造等开展了研