钻孔地热测量为我们打开了理解地球深部热状态的窗口。然而，浅层钻孔的温度常常受到地下水运动以及古气候变化和土地利用引起的地表温度变化的干扰，其中长周期古气候扰动可以穿透地下2km。因此，详细的钻孔地热研究为我们提供了对深部地热过程和地表温度变化的独特约束。

目前，全球热流和古气候研究主要依赖于浅层（<1000m）钻孔。长期的气候变化会对测得的热流数据造成显著扰动，导致全球热流数据集出现偏差。尽管气候扰动被认为是确定热流的噪声，但这一地下温度异常信号可用于地表温度变化历史重建。Vladimir Cermak、Volker Rath、黄少鹏等开发并发展了基于钻孔温度重建古气候的理论和技术。然而，使用这种方法的应用仍然有限。目前在全球热流数据库中的70000个钻孔温度测井数据集中只有几十个数据被成功利用。其主要原因是钻孔温度不可避免地受到地下水活动的部分影响。此外，放射性元素的垂向分布通常通过经验关系估计，而实测数据的约束极少。超深大陆科学钻孔为我们约束岩石圈的热结构并明确产热变化与深度之间的关系提供了绝佳的机会。

松科2井是目前东北亚地区最深的科学钻探项目，钻孔深度为7018m，已连续取得了4134m的岩心。这种超深科学钻探为我们提供了关于地球内部温度、热流和热结构的独特地热信息。此外，它对于重建东北亚地区过去的地表温度变化也具有重要价值。本论文报告了SK-2e钻孔连续6400m的温度测井、岩石热导率、生热率和垂直热流剖面。从上部钻孔温度测井（<600m）中反演了过去的GST变化。

论文的主要贡献包括：（1）报告了来自科学钻探项目松科2井6100m连续热流剖面；（2）热流剖面记录了过去五个世纪地表温度上升了2K，并自末次盛冰期以来上升了10K；（3）盆地尺度热流剖面的比较揭示了深层高渗透含水层中热对流是引起局部热流异常的主要因素。

这项研究成果已经发表在国际著名地学期刊《Geophysical Research Letters》（Nature Index期刊）上。成都理工大学为该成果的第一完成单位，能源学院姜光政为第一作者，中山大学田云涛教授为通讯作者。中国地质科学院吕庆田研究员和马峰博士，墨尔本大学Mike Sandiford，中国科学院地质与地球物理研究所邓成龙研究员、何丽娟研究员和胡圣标研究员，中国地质大学（北京）邹长春教授，以及中石油勘探研究院的施亦做博士也参与了该项研究。该研究工作得到了国家自然科学基金的资助，并得到了王成善院士的支持。

图1松科2井热导率、放射性元素丰度、生热率、孔隙度和渗透率、热流垂向变化规律

图2 松科2井基于Tikhonov反演和Markov Chain Monte Carlo (MCMC)反演的区气候历史与温度残差

图3 论文首页

Jiang, G., Tian, Y., Lv, Q., Sandiford, M., Shi, Y., Zou, C., et al. (2023). Ground surface temperature history since the Last Glacial Maximum in Northeast Asia: Reconstructions from the borehole geotherms of the International Continental Scientific Drilling Program. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL103055. https://doi.org/10.1029/2023GL103055

文章链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GL103055