珊瑚礁相沉积模式、礁相地层、成岩作用、储集性质及其含矿性、岩土力学性质与工程地质，以及礁体赋存的古气候、古海洋、构造运动与环境变化的信息，是近数十年来海洋地质学家关心的热门课题。必须钻探采芯研究才能深入这个学科领域。

1990年5－6月间，中国科学院南沙综合科学考察队第12航次在南沙群岛永暑礁的礁坪上，按设计打下了一口全采芯的地质研究钻探井，编号为南永1井，总进尺152.07米，采集了全部岩芯。如此顺利，归因于事前计划周密和措施可行。该年2－4月，南沙岛礁研究组根据已往亲身考察的经验，参考了有关文献，写出了《永暑礁钻孔采芯及分析研究设计书》，全面阐述了钻探任务、目的意义、钻孔深度设计依据、推测设计钻孔岩芯的地质柱状剖面图、钻孔施工及岩芯编录、岩芯测试项目、经费预算、主要研究内容及预期成果、组织和时间安排等。设计书经审批后实施。该设计书明确了几个关键问题：

1．确定南永1井钻探研究的目的：建立南沙群岛我国第一个礁相地层剖面，系统阐明该区第四纪晚更新世以来的珊瑚礁的沉积、古环境、地质演化和工程地质。

             2.钻探地点选定永暑礁。它可满足下列几个条件：①珊瑚礁典型；②钻井位于常被

海潮淹没的礁坪，不能留人。而1988年落实联合国教科文组织决定由中国在南沙群岛建立海洋观测站并于当年建成的永暑礁人工岛，可作为钻探井场的依托，有居所，在低纬烈日、酷暑、暴雨、大潮、大风

3．确定钻探深度，至少要达到更新世末的末次冰期最低海面位置。从南海各地已、大浪、缺淡水等恶劣的自然条件下，钻探施工人员食宿所需的起码条件有所保证，施工用物资及采集的岩芯有场地堆放，发生施工事故时有救援系统支应；③有港口码头和锚地，施工人员与物资进出井场安全和较顺利。

知末次冰期最低海面深度，以及由区域地质资料推测南永1井不同深度的地层系统与侵蚀面后，设计孔深150米。经联系，因永暑礁单位的食宿与用水条件只能接待6人，这就确定钻探组6人，设组长1人，采芯编录与装箱1人，机长1人，钻工3人。按1班4人操纵钻机，只能安排白天干1班。执行第12航次的“实验3”轮的自持力为50天，给钻探组进退礁40天。估计用30天钻进150米是可能的。就此确定钻孔深度设计为150米。

4．确定承钻单位。比较了几个可承钻单位的技术条件、工作经验、收费合理及协作关系后，最后确定了1个地质队承钻。4月7日签署了《地质钻探协议书》，立即生效实施。

5．制定了钻探施工的技术实施方案。由承钻单位于4月25日编写了《钻孔施工的技术实施方案》。钻孔位置要离人工岛北护岸坡麓15米，大潮水深1.8米，故要用钢架构建高2.5米的固定平台与连岛引桥。选适用的钻机、水泵和柴油机。考虑地质体部分属松软、松散地层，可能有裂隙与溶洞，为此，全孔采用硬质合金钻钻进技术，全孔下套管护壁，清水钻进。规定采芯率，控制每回次进尺。对工程进度、劳动组织、安全生产等各项均作出规定。平台和引桥在队部组装演习一次无误。施工装备共重约10吨，随船抵达永暑礁锚地。5月17日由驻军驳船将装备运到人工岛。

17日夜至22日下午，架设平台与引桥（照片1），安置机件停当后开钻（照片2、3）。6月23日完钻，计32天。这期间，由于恶劣天气与海况、维修平台与引桥，以及别的原因，累计停钻10天，实际施钻22天。实际进钻152.07米，岩芯直径大于70毫米。采芯率超过协议要求。完钻后拆卸和包装设备，6月25日离礁回到如期来接的母船。在礁上停留40天。一切按计划指标保质保量完成任务。

值得记述安全渡过了一次险情。据永暑礁缘外海实测波浪统计，夏季8级以上大风的有效波高可超过6米。钻探期间最大的风险出现于6月13～16日的西南季风潮中，最大风力达11级，瞬时最大风速31米/秒，港口外东南海面实时瞬时最大波高6.7米，风浪传至礁缘，卷起高达3～4米的浪墙，传至礁坪水上仍有高达1米的余波，冲至人工岛护岸斜坡才完全破碎，一些浪花逾过人工岛缘胸墙，溅落陆地，菜园子（照片4）蒙受重大损失。引桥下最大流速估测超过1米/秒。在风吹、浪打和海流侵蚀下，平台的18条支柱和引桥的4条支柱的脚座下的礁砂砾层被淘蚀去30～100厘米不等，悬空了！平台仅靠2根支柱和井口套管（内悬钻杆）三足鼎立，引桥靠5根支柱支撑；平台整体向东南方向位移8厘米，钻机转盘口错位，套管内的钻杆斜压套管壁的一侧；引桥也向东南方向位移了几十厘米。13日引桥有波冲走的危险，钻工们冒着风雨和波浪将它系牢（照片5、6）。17－18日，水深、风力、波高和潮流虽减小些，但海况不容人员下海。19－21日，一连3天的下午和黄昏，全组成员趁低潮下海，在水中收集、搬运礁块，以及人工岛施工时失落水中的水泥包（结成混凝土块）和石块。将所有悬空的支柱脚都垫好，还将引桥所有悬空的支柱更换为口径大些和长些的套管，使它们重新站稳在礁坪上。22日上午，在驻军5位战士的协助下，把机台整体向西北方向撬移8厘米，使转盘口与套管口吻合，中午恢复钻进。

西南季风潮，风浪大作 南永1井钻井平台受波浪冲击，栈桥加宽部分那条支柱桩被淘蚀脱落了，桥歪斜，有被冲走的危险。钻工们冒着风雨和波浪，拖系牢栈桥。

事后庆幸，由于海面上常风较大，一开始就没有在井架（高12米）挂帆布帐篷，宁愿在烈日下工作，只挂了一块遮阳作用不大的塑料布。若挂上帆布帐篷，大风前来不及扯下来，势必招风，井架、机台与平台和引桥整体可能被风刮倒，设备被砸烂、扭曲、解体、漂走、沉于潮沟或港池，或被推向深海，本航次内无法自行恢复钻探。航次结束后，组织了国内有关单位的科技人员，对岩芯进行多学科鉴定、分析和测试，获得了许多宝贵资料，撰写了一批论文和《南沙群岛永暑礁第四纪珊瑚礁地质》专著（1992出版）。它建立了南沙群岛我国第一个第四纪珊瑚礁地层剖面，系统阐述了早更新世晚期90多万年以来的地质与古环境变化历史。达到了预期目标。该项成果获1994年中国科学院自然科学二等奖。

    为了进一步了解珊瑚礁礁体地质，经有关单位同意，1994年在永暑礁人工岛陆上实施了南永2井钻探，井深413.69米，已钻进第三纪中新世晚期地层，但未钻透礁体。经研究确定了第三系与第四系的界线在井深268米处，约距今248万年。暂定中新统和上新统的界线在井深369.83米处。其中还发现和讨论了更新世时附近可能发生过古火山和古地震活动事件。

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近2000年来是人类历史极重要的时段。研究这段时间的气候演变，对研究人类社会发展史，预测未来气候变化趋势，均具有极其重要的意义。20世纪80年代国际制定的过去全球变化(PAGES)计划，其重点之一是重建距今2000年以来的气候与环境变迁史。我国科学家分别利用历史文献、泥炭土、冰芯、树木年轮和高山小湖泊沉积等材料去分析，获得了各个区域的近2000年以来的气候变化成果。中国科学院南沙综合科学考察队则利用南沙群岛环礁澙湖沉积去分析，获得了南沙群岛区域的近2000年来的气候变化成果。               

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