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2025-02-21 12:00:06
2月20日，中国石油集团宣布，我国首口超万米科探井——深地塔科1井日前地下10910米成功完钻，首次发布万米以下取得的岩芯标本，圆满完成科学探索和发现油气两大任务。这一壮举不仅标志着我国在“深地”领域的技术跨越，更将人类对地球内部的认知推向了新纪元。
这是2月20日在新疆塔克拉玛干沙(shā)漠(mò)腹(fù)地(de)拍(pāi)摄(shè)的(de)中(zhōng)国(guó)石(shí)油(yóu)塔(tǎ)里(lǐ)木(mù)油(yóu)田(tián)深(shēn)地(de)塔(tǎ)科(kē)1井(jǐng)（无(wú)人(rén)机(jī)照(zhào)片(piàn)）。
图(tú)片(piàn)来源：新华社（新华社记者 胡虎虎 摄）
在这片被极端高温、高压与复杂地质结构笼罩的“地下禁区”，科学家们究竟在寻找什么？突破万米深渊需要攻克哪些技术难关？
01 为何要向地球深处“掘进”？
“向地球深部进军”是人类探索自然的永恒命题之一。目前，全球约80%的能源仍依赖化石燃料，深层油气资源勘探开发是开展地球深部探测的重要组成部分。
作为入地的重要手段之一，超深(shēn)钻(zuān)井(jǐng)被(bèi)称为深入地球内部的(de)“望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)”。1974年(nián)，美(měi)国(guó)一(yī)家(jiā)天(tiān)然(rán)气(qì)公(gōng)司(sī)在(zài)奥(ào)克(kè)拉(lā)荷(hé)马(mǎ)州(zhōu)钻(zuān)成(chéng)的(de)伯(bó)沙(shā)罗(luō)杰(jié)斯(sī)钻(zuān)井(jǐng)，深(shēn)度(dù)达(dá)9583米(mǐ)，创(chuàng)造(zào)了(le)当(dāng)时(shí)的世界纪录。1970年，在靠近北极圈的科拉半岛上，苏联开启了雄心勃勃的深钻计划，科拉SG-3井在1989年达到最大井深——12262米，创造了新的世界纪录。但即使是这样，人类也仅向地心前进了不到0.2%。
我国深层、超深层油气资源占全国油气资源总量的34%，其中陆上主要集中在塔里木、准噶尔、四川、柴达木四个大型含油气盆地。深地塔科1井所在的塔里木盆(pén)地(de)，是(shì)我(wǒ)国(guó)“深(shēn)地(de)油(yóu)气(qì)勘(kān)探(tàn)战(zhàn)略(è)”的(de)核(hé)心(xīn)区(qū)域。2023年(nián)5月(yuè)30日(rì)，位(wèi)于(yú)我(wǒ)国(guó)新(xīn)疆(jiāng)塔(tǎ)克(kè)拉(lā)玛(mǎ)干(gàn)沙(shā)漠(mò)腹(fù)地(de)的(de)深(shēn)地(de)塔(tǎ)科(kē)1井(jǐng)开(kāi)钻(zuān)。技(jì)术(shù)人(rén)员(yuán)凭(píng)借(jiè)精(jīng)湛(zhàn)的(de)专(zhuān)业能力和惊人的毅力朝着万米深度挺进，终于在2024年3月4日突破10000米。2025年2月20日，深地塔科1井以10910米的垂直深度完钻，成为亚洲第一、世界第二的陆上垂直深井。
图片来源：新华社（新华(huá)社(shè)记(jì)者(zhě) 胡(hú)虎(hǔ)虎(hǔ) 摄(shè)）
02 万(wàn)米(mǐ)冲(chōng)刺(cì)的(de)“速(sù)度(dù)极(jí)限(xiàn)”
深(shēn)地(de)塔(tǎ)科(kē)1井(jǐng)的(de)钻(zuān)探(tàn)速(sù)度(dù)震(zhèn)惊(jīng)世(shì)界(jiè)：从(cóng)地(de)表(biǎo)钻(zuān)至(zhì)10000米(mǐ)仅(jǐn)用(yòng)270余(yú)天(tiān)，创(chuàng)造(zào)了(le)全球(qiú)陆(lù)上(shàng)钻(zuān)井(jǐng)突(tū)破(pò)万(wàn)米(mǐ)的(de)最快纪录。但从10000米到完钻的10910米，这段仅占全程8%的“最后900米”却耗费了300多天。速度陡降的背后，是地球深部近乎“地狱级”的考验。
高温、高压是超(chāo)深(shēn)井(jǐng)钻(zuān)探(tàn)中(zhōng)的(de)最(zuì)大(dà)难(nán)题(tí)。随(suí)深(shēn)度(dù)增(zēng)加(jiā)，地(de)温(wēn)每(měi)100米(mǐ)约(yuē)升(shēng)3℃，加(jiā)之(zhī)钻(zuān)机(jī)摩(mó)擦(cā)热(rè)，钻(zuān)头(tóu)和(hé)钻(zuān)杆(gān)易(yì)变(biàn)形(xíng)乃(nǎi)至(zhì)断(duàn)落(luò)。其(qí)次(cì)是(shì)高(gāo)压(yā)的(de)考(kǎo)验，钻至万米后，钻井设备要承受145兆帕的超高压，相当于在指甲盖大小的面积上施加1.45吨重量。此外，钻进过程还面临着地层硬度飙升、井壁(bì)失稳、方向倾斜、取芯困难等一系列难题。有人形象地形容万米之下的钻杆“软得像面条”，操作起来很难控制。因此，专家直言不讳地说：“表面上看是打一口井，实际上却是在考验一个国家的经济实力、基础工业实力和整个科技的发展水平。”
经过科研攻关，深地塔科1井不断突破“深度”极限，通过了万米地下极端恶劣工况环(huán)境(jìng)的(de)检(jiǎn)验(yàn)，为(wèi)我(wǒ)国(guó)向(xiàng)地(de)球(qiú)深(shēn)部(bù)进(jìn)军(jūn)提(tí)供(gōng)了(le)坚(jiān)实(shí)的(de)装(zhuāng)备(bèi)保(bǎo)障(zhàng)。
在(zài)万(wàn)米(mǐ)深(shēn)层(céng)，科(kē)研(yán)团(tuán)队(duì)首(shǒu)次(cì)获(huò)取(qǔ)了(le)完(wán)整(zhěng)万(wàn)米(mǐ)岩(yán)芯(xīn)序(xù)列，在寒武系地层(céng)10851米(mǐ)到(dào)10910米(mǐ)井(jǐng)段(duàn)发(fā)现(xiàn)了(le)优(yōu)质(zhì)古(gǔ)老(lǎo)烃(tīng)源(yuán)岩(yán)，为(wèi)探(tàn)索(suǒ)深(shēn)地(de)油(yóu)气(qì)战(zhàn)略(è)发(fā)现(xiàn)提(tí)供(gōng)了(le)依(yī)据(jù)，对(duì)于(yú)保(bǎo)障(zhàng)国(guó)家(jiā)能(néng)源(yuán)安(ān)全具(jù)有(yǒu)重(zhòng)大(dà)意(yì)义(yì)。
03 破(pò)解(jiě)5亿(yì)年(nián)的(de)“地(de)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(liè)重(zhòng)大(dà)基(jī)础(chǔ)科(kē)学问题，是地球科学发展不可缺少的重要基础。
据媒体报道，深地塔科1井被誉为深入地球内部的“望远镜”，它用了50多只钻头和1130多根首(shǒu)尾(wěi)相(xiāng)连(lián)的(de)钻(zuān)杆(gān)，最(zuì)终(zhōng)与(yǔ)5亿(yì)多(duō)年(nián)前(qián)的(de)地(de)层(céng)相(xiāng)遇(yù)。这(zhè)该(gāi)如(rú)何(hé)理(lǐ)解(jiě)呢(ne)？
根(gēn)据(jù)地(de)层(céng)层(céng)序(xù)律(lǜ)，地(de)层(céng)在(zài)正(zhèng)常(cháng)沉(chén)积(jī)条(tiáo)件(jiàn)下(xià)会(huì)从(cóng)下(xià)往(wǎng)上(shàng)依(yī)次沉积，从而形成一系列地层。深地塔科1井从上到下依次穿透了12套地层，包括第四系、新近系、古近系、白垩系、侏罗系、三叠系、二叠系、石炭系、泥盆系、志留系、奥陶系以及5亿多年前的寒武系地层。在此过程中，科研人员不仅成功钻取了我国首份地下万米岩芯标本，而且绘制了亚洲第一份万米地质剖面图，在陆地万米深层首次发现油气显示，为深地资源勘探提供新方向。
04 聆听“地底的声音”
深地塔科1井的科研价值(zhí)远(yuǎn)不(bù)止(zhǐ)于(yú)岩(yán)石(shí)样(yàng)本(běn)的(de)获(huò)取(qǔ)，科(kē)学(xué)家(jiā)将(jiāng)9000米(mǐ)至(zhì)14000米(mǐ)深(shēn)度(dù)的(de)反(fǎn)射(shè)地(de)震(zhèn)波(bō)数(shù)据(jù)按(àn)照(zhào)人(rén)耳(ěr)能(néng)听(tīng)到(dào)的(de)频(pín)率(lǜ)做(zuò)了(le)匹(pǐ)配(pèi)，于(yú)是(shì)，人们就能听到来自“地底的声音”。这些来自“地底的声音”究竟是什么呢？
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(ér)产(chǎn)生(shēng)变(biàn)化(huà)。科(kē)研(yán)人(rén)员(yuán)通(tōng)过(guò)分(fēn)析(xī)这(zhè)些(xiē)地(de)震(zhèn)波(bō)，可(kě)以(yǐ)推(tuī)断(duàn)地(de)下(xià)结(jié)构(gòu)及(jí)地(de)质(zhì)活(huó)动(dòng)。然(rán)而(ér)，地(de)震(zhèn)波(bō)的(de)频(pín)率(lǜ)通(tōng)常(cháng)低(dī)于(yú)人(rén)耳(ěr)能(néng)感(gǎn)知(zhī)的(de)范(fàn)围(wéi)（20Hz到(dào)20000Hz）。科(kē)研(yán)人(rén)员(yuán)通(tōng)过(guò)信(xìn)号(hào)处理技术，调整频率范围，即可将地震波信号转换为声波，供人耳感知，近距离感受地球深部的“脉搏”。
深地探索是一场永无止境的远征。每一次向地心进发，不仅是科学技术的胜利，更体现着人类对未知永恒的好奇与敬畏。未来，期待“中国深度”不断书写新的记(jì)录(lù)。
作(zuò)者(zhě)：马(mǎ)志(zhì)飞(fēi) 地(de)质(zhì)高(gāo)级(jí)工(gōng)程(chéng)师(shī)，中(zhōng)国(guó)地(de)质(zhì)学(xué)会(huì)会(huì)员(yuán)，自(zì)然(rán)资(zī)源(yuán)优(yōu)秀(xiù)科普图书奖获得者
审核：刘汉斌 高级工程师，地质博士
策划：阎冬、翟国庆
出品：
400-86503662
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