我国西北地区乃至整个中亚地区逐渐干旱化的原因是什么，这种干旱化又是怎样一个过程？干旱化过程与全球气候变化以及青藏高原隆起之间存在哪些联系？在当前全球变暖的大背景下，我国西北干旱地区的干旱程度又将作出何种响应？

 

为了解开上述科学问题，我国甚至是全世界科学家一直进行着广泛而深入的研究工作。青藏高原隆起的地质过程研究、黄土高原粉尘沉积记录研究等都是其中的亮点。

 

但是，现在青藏高原隆起的地质过程的相关研究所获取的成果还存在大量争议；黄土高原粉尘沉积记录作为一种西北内陆干旱化的反推研究手段也存在源区不确定和需要扩展新记录的时期。那么我们是否可以把眼光收回来，对西部干旱地区展开研究以得到直接求证呢？

 

由中国科学院青藏高原研究所负责，德国图宾根大学、美国斯坦福大学和我国兰州大学等多家科研院所联合实施开展的中德柴达木盆地西部联合千米科学钻探，就是在这样一个大背景下实施的一项重大基础攻关研究项目。由于研究的重要意义，这项工作得到了中国科学院、科技部、国家自然科学基金委员会、德国教育与科学研究部（BMBF）和德意志研究联合会（DFG）的联合资助。中国科学院青藏高原所研究员方小敏和德国图宾根大学教授Erwin Appel分别担任中外双方的首席科学家。

 

 

“柴达木盆地位于亚洲内陆青藏高原北部，是目前发现的世界唯一 一个新生代以来就处于封闭状况并连续沉积了上万米巨厚地层的盆地，详细完整地记录了青藏高原隆升、盆地演化及亚洲内地干旱化过程。但是我国早期对于西北干旱化过程的研究相对薄弱，基本上没有开展大型的研究项目。”

 

方小敏介绍说：“选择柴达木盆地作为研究地是因为它具有非常好的天然地层剖面，选择钻探作为研究手段是为了弥补天然剖面晚新生代地层记录的不足或缺失。”

 

此次中德联合千米科学钻探，就是希望通过结合天然剖面，在柴达木西部次级盆地沉积中心察汗斯拉图盐碱地区钻取深孔，然后通过详细的年代学、生物学、环境学和地质地球化学研究，建立柴达木西部晚新生代以来高精度、高分辨率的地层年代序列，核定地震地层边界年代；恢复晚新生代高分辨率的气候环境变化历史，尤其是干旱盐湖的形成演化历史及其与盐、油、气资源的关系；揭示高原构造隆升—气候变化—地表侵蚀的关系，尤其是高原隆升与亚洲干旱—季风系统形成演化的关系；了解柴达木盆地盐、油、气成因和相互关系，为研究和利用盆地能源和钾盐等矿产资源提供新的科学依据。这对解决人类目前面临的一系列全球性环境与能源问题具有重要意义。

 

至于为什么选择柴达木西部来进行钻探，方小敏解释说：“西部是柴达木盆地较早隆起的区域，但是整个西部在隆起时并不是均匀，在次级洼地中沉积仍然继续进行，这次选定的钻探地点就是西部相对低洼的区域，这里沉积速率相对较慢，同样的土层深度代表的时间跨度相对较大，大约是1米代表1万年。”

 

2008年5月31日，钻探工作正式开始，到10月22日，经过5个多月的钻探，一期工程顺利结束，钻探深度1000米，岩芯取芯率达95%以上。

 

取芯率95%以上，意味着此次钻探基本是全程采样。

 

方小敏告诉记者，本期钻探达到了预期的岩芯取样目的，并有意外的发现。主要表现为：岩芯岩性变化全部呈现为细粒的泥（粉砂）—盐组合，并显示出显著的长期变化趋势和波动规律，清晰地指示出气候的长期变干趋势和波动周期的转型。

 

“依据早期该区500米钻探，古地磁年代约为500万年，考虑该区岩性均匀以及整个西北地区和全球都是上新世以来沉积速率快速增加的事实，推测千米钻探底部年代至少也应该在约800~900万年。”

 

“钻探揭示该区明显的盐层总计共有100多层，其中大于2~3米厚的单层就有20多层。”方小敏说：“这些盐层的产生当然与历史的极端天气变化特别是干旱有关，而且盐层的数量和厚度还有效地反映了极端天气出现的频率和持续时间。”

 

不过由于钻探工作刚刚完成，大量的资料和数据还在整理中，方小敏告诉记者，还有许多具体工作需要完成，才能获得更科学的结论。

 

 

钾肥是农业生产的重要生产资料，而我国又是一个公认的贫钾国。目前我国86%的钾肥需要进口，且进口量还在以年均10%～20%的速度增长，寻找新的钾肥来源是一个迫在眉睫的问题。

 

作为我国最重要的盐类矿藏基地，柴达木盆地钾、钠、镁、锂、锶和芒硝储量全国第一，溴和硼储量全国第二，还伴生大量高品位的铷、铯等贵重金属。不过，目前这些矿产已探明的储量主要位于柴达木中东部的察尔汗盐湖一带，而且多为现代盐湖卤水矿产和近几万年以来的浅层盐类矿床。

 

“回顾过去的历史时期，柴达木盆地的干旱时期延续了起码数百万年，那么这个过程中沉积下来的盐矿藏数量肯定是非常可观的。虽然我们此次钻探的主要目的是对西部干旱化过程这一科学问题进行基础研究，也希望能够给国民经济需要作出力所能及的贡献。”

 

方小敏说：“我们此次进行科学钻探的目的之一，就是希望能够在柴达木西部早期地层深部寻找到新的盐类矿产和卤水矿产。”

 

钻探结果印证了方小敏的科学判断，钻到离地17米时就发现了盐层，一直到400米的深度仍有盐层发现。钻探获取的岩芯显示，该区中心发育大量盐层，明显的盐层总计100多层，其中大于2~3米厚的单层就有20多层。同时，在203~206米处发现3米厚饱和卤水矿，富含钾、硼、锂、碘、镁等成分。

 

方小敏兴奋地说道：“即便是假设我们的钻井恰好打在次级湖心中央，以半径仅为10公里计算，这么密集而厚实的盐层，就算进行最保守的估计也是非常大的盐类矿藏了。柴达木西部深处应是一个潜在的新的盐类矿床勘探区。”

 

此次钻探工作也有望对柴达木盆地的油气资源探测提供一个新的思路。

 

方小敏指出，目前在柴达木盆地发现的天然气都是第四纪形成的，但现在在柴达木找气并没有形成一个规律，也没有太多的针对性。

 

“为了更好地寻找油气，我们除了在地震勘探的精度和地质岩性、构造上继续解析外，可以尝试从气候变化影响烃源岩（已经产生或可能产生石油的岩石）的形成和保存方面来着手。”方小敏解释说：“因为形成第四纪油气资源的烃源岩完全是气候变化所控制的，如果我们能够根据岩芯所透露出来的信息来确定在哪个历史时期出现了适应烃源岩形成和保存的气候，确定它在盆地地层中的层位和分布，我们勘探油气资源时就可能事半功倍了。”

 

 

柴达木西部早期深层盐类矿产和卤水矿产的发现，不仅在科学上为青藏高原隆升导致的亚洲内陆干旱化过程的加剧和显著的周期性气候变化规律提供了重要的证据，而且大大拓展了柴达木盆地盐类和卤水矿产资源勘探的区域和层位。如果能将钻探进一步开展，相信还会有更多的新发现。

 

2008年9月8日至13日，中德双方有关领导和科学家一行13人对深部钻探进行了联合现场考察，并对钻探工作给予了高度评价，他们一致认为要从科学上继续第二期的联合钻探计划。二期计划明年钻进到1400～1500米。

 

方小敏介绍说：“在10月就结束今年的钻探工作是因为现在钻探地已经非常寒冷，土地都已封冻。明年要在今年的基础上继续进行钻探工作，整个工作程序也将与今年大不一样，钻探费用也将上升1倍左右。”

 

方小敏继续说道：“之所以选择1500米作为明年的钻探目标，是因为到达1500米时获取的大约是1500万年前的信息，有利于获取中新世全球大降温以来的连续气候环境记录，捕获大降温事件对青藏高原北部、西北内陆干旱化和生态环境的影响。而1500米也将是我国目前高取芯率环境科学钻探的新纪录。”

 

《科学时报》 (2008-11-10 A3 科学基金)