去年5月12日，8级强震重创四川汶川及约50万平方公里的中国大地。人们不时看到类似的场景：在白鹿镇一所学校，一道2米多高的混凝土隆起穿过整个校园。这正是断裂带的表现形式——此次大地震的元凶。而北川断层穿过了总长240公里的多个破裂段，它几乎破坏了震中汶川东北的所有地区。

不到20个小时，国土资源部“大陆动力学重点实验室”成立了汶川地震小组，对大地震断裂带分布特征进行调查。

5月21日，国家汶川地震专家委员会成立。7月12日，该委员会副主任、中国科学院院士、著名构造地质学家许志琴代表委员会提出余震尚在继续的特殊时期迅速启动主要地震断裂带“科学钻探”计划的建议。第二天，此建议便得到国务院总理温家宝“同意”的批复。

“科学钻探”被看作了解地震破裂过程、研究地震发生机制和捕捉余震信息的有效方法之一，它原本主要是指，在观测点深深地钻上几个窟窿，以获取地下的岩心、岩屑、岩层中的流体（气体和液体）以及通过地球物理测井和在钻孔中安放仪器来进行长期观测，从而获取地下岩层中的各种地球信息。

国际上有关地震研究也表明，科学钻探的方法可直接测量地应力，从而为预测地震的发生提供相应数据。“简而言之，地震就是岩石失稳的过程，所以观测地应力的变化是研究和预报地震最直接的方法。”成都理工大学能源学院国际处刘树根处长介绍说，通过科学钻探，还可以了解地层破裂中静、动态摩擦以及因此而产生的热量、温度异常，掌握温度、地震波速度和发震断层渗透性等信息和流体作用、应力状态等重要数据，从而更好地揭示地震断裂破裂过程中的物理和化学作用，帮助科学家研究地震机理，提高对未来地震、余震监测、预报的准确程度。

“对地震断裂带实施科学钻探的工作开展得越早，获得的数据和信息价值就越高。”许院士说。经野外考察、研究讨论和可行性论证，并基于揭示地震断裂带及研究地震机制最有利的部位且适宜于钻探工程及现场建设实施条件的选址原则，专家们把目光固定在了龙门山。该山脉横亘于平均海拔5000米以上的青藏高原和低缓的四川盆地之间，有着河谷切割出来的世界上最陡峭的山坡，如果没有强烈的地质运动，很难产生并保持如此陡峭的地形坡度。麻省理工学院的地质学家克拉克·布儿齐费尔曾惊呼：“在50公里的距离内，这里海拔高度飞一般地改变了4000多米。”其断层宛如沉睡的巨龙，会在某个时候醒来——成为四川强烈地震带之一，自1169年以来共发生破坏性地震26次，其中里氏6级以上地震20次。去年5月12日，由于印度板块向亚洲板块俯冲，造成青藏高原快速隆升。高原物质向东缓慢流动，在高原东缘沿龙门山构造带向东挤压，遇到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡，造成构造应力能量的长期积累，最终在龙门山北川——映秀地区突然释放，发生里氏8.0级地震。

11月6日，汶川地震断裂带科学钻探工程（WFSD）正式启动，许志琴院士任首席科学家。科技人员们在龙门山北川——映秀断裂及龙门山前缘安县——灌县断裂附近实施科学群钻。第一步，开钻一口800——1000米先导孔，在此基础上，于断裂系的主震破裂区、余震破裂区以及南端未破裂地区布设三口2000——3000米主孔科学钻。

“这是中国第一次在地震发生后通过科学钻探研究地震断裂和地震机理，也是世界上最快回应大地震的科学钻探工程。”许志琴说。此工程将持续到2012年12月。

在中国地质科学院纪念汶川地震一周年学术报告会上，许院士首次公开报告了科学钻探项目实施6个月以来所取得的积极成果。“截至5月11日，汶川地震断裂带科学钻探一号孔已钻进744.82米深，穿过了古老的结晶岩与汶川地震的主断裂，北川——映秀断裂之谜也在钻孔中一一呈现。”

几大发现

“伴随汶川地震断裂带科学钻探一号孔工程的实施，获得了一系列重大发现。”许志琴院士举例，岩心样品揭示出北川——映秀断裂带规模巨大，已进入到了三叠纪地层，断层岩类型丰富，尤其是地震断层泥的规模罕见，“这些为地震成因机制的研究带来实质性的科学跨越。”

科学钻探一号孔提前钻遇了地震主断裂的界面，这属于意外发现。因为研究人员判断地表断层的倾角是70°到75°，所以他们原定设计要到800米才能看到主断面，但是在589米的地方主断面就出现了。

“二是在0—720米深度的彭灌杂岩岩心中发现了20余条产状不同、规模不等（厚度几厘米至几米）的由断层泥、碎裂岩和断层角砾岩组成的古地震断裂带。“这些都是地应力强烈活动的证据，是龙门山存在古地震活动周期的有力证据。”许志琴认为，它们将为认识地质历史中的地震活动及活动周期提供科学的证据。

三是在主断裂上发现罕见的巨厚断层岩（585米之下有100多米厚），“它十分壮观，尤其是，经确认，这就是北川—映秀主断裂在深部断层带上的再现，它就是地震杀手和祸根所在。”许院士说，特别是厚度达20余米的断层泥，世界罕见，是青藏高原东缘龙门山隆升的最好记录和见证，同时可以证明，北川—映秀断层泥应该是多次强烈地震的结果。

去年11月6日汶川地震断裂带科学钻探一号孔开钻以来，研究人员监测到了龙门山断裂上发生的3000多次余震。通过对这些余震的监测以及随钻实时流体监测发现，大量的氦、氩、甲烷和氡的流体异常与余震有明显对应关系，如平武、汶川等地发生的3级地震和流体异常之间有明显的对应关系。

按照计划，第二口3000米深井将在6月底开钻。

“汶川地震断裂带科学钻探将为世界上特殊的高角度的右行逆冲断裂的地震机制提供典例”。许院士说。

入地难

“入地难，难于上青天！”曾有科学家笑言。对此，身处龙门山高峰峡谷之间的汶川地震断裂带科学钻探一号孔工程现场的工作人员体会颇深。虽然每次钻井过程中都难以避免井斜、井壁坍塌、因岩石坚硬而造成重重阻力等几大难题，但许志琴还是表示，“这是最难打的一口井，项目实施难度之大、负担之沉重超出预期。”

钻井要经过位于龙门山中段的一个巨大的岩性复杂的地质体（彭灌杂岩），有报道称，这种本来很完整但由于历史时期发生多次地震而松散的岩体给工程造成了极大麻烦。“如果是完整坚硬的岩体，普通的钻孔最多3个多月就可以全部打完，可这是科学钻。”中国地质科学院地质力学所彭华研究员介绍说，他们还面临着一个更为艰巨的难题——全程取心，取心率不得低于85%，否则就会失去科学研究的价值。而许志琴院士也不时提醒大家“宁可慢一点也要获得完整的岩心”。