人类探索的边界在哪里?

上天下海入地,寻觅更宽广的世界。这是中国人的梦想,更是全人类的梦想。

看——

嫦娥六号奔向38万公里外的月球,首次实现月背采样返回。

“奋斗者”号在10909米的马里亚纳海沟成功坐底,实现万米载人深潜。

深地塔科1井,勇攀“地下珠峰”,垂直井深突破万米大关。

“可上九天揽月,可下五洋捉鳖。”从浩瀚太空,到无边深海,再到九幽地底,76年来,新中国不断探索,向上,向下,向深。好消息仍在继续,新纪录正在产生。


2月20日,我国首口超万米科探井——深地塔科1井日前在地下10910米胜利完钻,成为亚洲第一、世界第二垂直深度井。深地塔科1井于2023年5月30日开钻,成功钻取我国首份地下万米岩芯标本,在陆地万米深层全球首次发现油气显示,这是我国在“深地”领域取得的重大突破。


长久以来,人们对于上天的关注往往多于入地。

但实际上,入地可能比上天还难!万米以上的深地探索,不像儒勒·凡尔纳的《地心游记》那样轻松奇幻,一深万难。超深层、超高温、超高压、超高应力……种种困难使得世界上仅有少数国家掌握深井钻探技术,我们来看看世界上曾经的“最深井”们。

1994年,前苏联完钻的世界最深井科拉超深钻孔井深12263米,是到达地球最深处的人造物,被称为人类对地球地壳的最深渗透。

2008年,美国卡塔尔地区的阿肖辛油井长度达到12289米,打破了科拉超深钻井SG-3钻孔的长度纪录。

2011年,俄罗斯在库页岛的Odoptu OP-11油井钻探出了12345米的钻孔。

2017年,埃克森美孚公司运营库页岛萨哈林-1号项目,在鄂霍次克海的Chaivo油田Orlan平台所钻的“世界之最井”深达15000米。

2022年10月,阿联酋阿布扎比国家石油公司在Upper Zakum油田人工岛UZ-688井创造了世界最深井新纪录,完钻井深达15240米。

虽然目前深井最深达到了15240米,但是必须指出的是科拉超深钻孔的深度是由地面向下的垂直深度,是实打实的深达12263米,其他比它更深的钻井基本都是斜着钻探甚至是在地下某个深度水平钻探的。而深地塔科1井也是一个垂深钻井,同样可以用于科学研究,垂直深度也仅次于科拉超深钻孔,居世界第二。

不过,即便是人类当前想方设法抵达的最大深度,也不过12263米,仅向地心前进了不到0.2%。如果将这颗行星比作鸡蛋,甚至还没有打穿它的蛋壳。那么我国为什么还要打深井、超深井?


深地探索,对于我国的能源安全、地学研究等方面都具有不可估量的战略意义,是践行国家“四深”战略的关键维度。习近平总书记在2016年全国科技创新大会明确提出:“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题。”这一科学论断为深地探索锚定了战略坐标。作为入地的重要手段之一,超深钻井就是深入地球内部的“内窥镜”,可以为地球做 “体检”,讲述这颗古老星球的故事。


打开“深地油气资源宝库”

目前,全球约80%的能源仍依赖化石燃料,我国深层油气资源丰富、潜力巨大,加快深层、超深层油气勘探开发,已成为中国油气接替战略的重大需求。深地塔科1井的成功钻探,证实了万米深层发育优质烃源岩和碳酸岩储层,有望拓宽深地油气勘探领域,为我国能源安全提供了新的保障。它就像一把钥匙,打开了深地油气资源的宝库,让我们在能源供应上更加自主可控。


破解5亿年的“地质密码”

钻孔的最大优势是地层信息连续、完整。通过对深地进行取芯分析,可以揭示大陆地壳的物质组成与结构,探索地球深部流体系统、地热结构,并解决地球演化的一系列重大基础科学问题,是地球科学发展不可缺少的重要基础。科研人员根据万米深地取回的岩芯、岩屑等样品和数据,绘制出亚洲第一份万米地质剖面图,为深地科学探索和油气勘探提供翔实资料,将有力支撑地球深部结构与物质组成、地球演化、气候变迁等基础科学问题研究。



显微镜下的岩芯标本

聆听“地球的脉搏”

深地塔科1井的科研价值远不止这些,地球内部的地质活动(例如岩石破裂、断层活动等)会产生地震波,当地震波在地下传播时,会因岩石性质、密度等不同而产生变化。深地塔科1井,成功利用超深层地震探测和高精度磁共振成像技术与钻井工程相结合,通过制造人造地震波,在地表上控制震源和接收系统,从而在岩土中探测地震波在地层中的传播路径和速度,然后通过数据处理和层析成像技术,最终得到地下岩层的结构图像。这种地球物理勘探技术不仅能给地层结构做了一次CT,看清楚这钻井该往哪里打,还能感受地球深部的“脉搏”,更好地防范地震、火山等地质灾害的发生,减少灾害带来的损失。


当人类文明的火炬照亮深空、刺破深海、穿透深地的时刻,我们不断在星辰、深渊与地心的坐标系上镌刻下东方智慧的印记。深地塔科1井,这项凝聚着中国智慧的探地工程,正在用钻头书写着属于东方的"地心游记",也许在不久的将来,我们会再获突破,带人类到更深的地下看一看。

作者:刘金辉

参考资料

往地下钻个洞,到底有啥用. 震知卓见, 2018年5月29日.

万米深井突破!中国“深地塔科1井”创纪录:揭秘地震波如何照亮地心之谜. 震知道, 2025年2月21日.

重大突破!亚洲第一. 科普中国,2025年2月21日.

科普一下丨入地10910米,我们在地球深处发现了什么?科普中国, 2025年2月24日.

深入地下9000米,为了什么?国资小新, 2023年05月07日.

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