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• 发布时间：2025-11-07 11:59:56
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作者孙友宏肖像画。张武昌绘

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孙友宏（持发话器者）于任中国地质年夜学（北京）校持久间探望慰劳暑期于野外开展地质考查的师生。

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站于地球一隅，你有无想过，脚下的地盘曾经是一片汪洋，或者是山势绵延、林海莽原？地质变迁，白云苍狗，储藏着科学道理。素有中国粮仓之称的东北松辽盆地，地面上是肥饶的黑地盘，松花江穿流而过，一片安谧祥及。然而，这里曾经经有过两阶段湖泊扩张、10次海侵及多期火山喷发。侏罗纪、白垩纪、古近纪、新近纪的地质变化，使这里履历了高山、湖泊、盆地等的剧变。

人类生生世世糊口于地球上，却对于它的内部所知甚少。探知脚下地盘亿万年的变化，需要实行科学钻探工程，给地球做一系列“微创手术”。假如制作若干条通往地球深部的通道，就能将人类的“视距”向地球内部延长数公里甚至上万米，经由过程岩心得到地壳运动和其演化的真实信息。假如于钻孔内布设持久不雅测仪器，动态及时不雅测地球内部，咱们便能回覆为什么会有白云苍狗。

深钻技能是综合国力主要标记

科学钻探被誉为人类的“入地千里镜”及相识地球演化的“韶光地道”，是获取地球深部物资、相识地球内部信息最直接、最有用、最靠得住的要领，也是解决资源、能源、情况等问题不成缺乏的主要技能手腕。它及航天技能同样，是一个国度综合国力及科学技能程度的主要标记，不少发财国度将其列入国度科技成长战略。

自古以来，“上天入地”就是人类的胡想。跟着载人航天技能成长，“上天”已经经实现，“入地”却坚苦重重。地球半径约为6371公里，人类今朝入地最年夜深度12.2公里，仅为地球半径的0.19%。假如把地球比作一个鸡蛋，咱们今朝的探测还有仅仅逗留于鸡蛋壳层面。地球深处坚硬的岩石及高温、高压、高地应力的极度情况，成为深部科学钻探的巨年夜障碍。跟着地层深度增长，地层温度平均以30摄氏度每一公里梯度增长，压力以8—12兆帕每一公里梯度增长，情况前提越发繁杂伤害，这些都对于年夜陆科学钻探技能、设备与工程带来巨年夜挑战。

为相识地球深处的秘密，科学家举行了各类测验考试。1968年，美国率先倡议深海钻探规划，为验证年夜陆漂移及板块学说提供了科学依据。险些同时，苏联开启年夜陆科学钻探规划，1970年科拉超深钻开钻，用了近20年时间，创造了12262米的人类入地纪录。

“地壳一号”深钻乐成运用

1996年，中国、德国、美国配合倡议“国际年夜陆科学钻探规划”，截至2023年，该规划已经于全世界实行了近百个年夜陆科学钻探项目，于地球天气与情况蜕变的纪律和机理、地质资源的形成与勘探、地动及火山喷发的物理化学历程、地球演化的动力学历程等范畴取患上不少庞大发明，促成了地球科学理论成长及地球探测技能提高。

钻探设备是解开地球秘密的钥匙。为满意地球深部探测工程对于高端专用设备的需求，2009年“地球深部探测技能与试验研究专项”启动，中国地球深部探测“入地”规划拉开序幕。“地壳一号”万米年夜陆科学钻机是此中的要害技能设备，在2013年完成自立研制。

2018年，这台高60米、占地超1万平方米、钻深能力达1万米的科学超深井钻机，于松辽盆地“松科二井”顺遂完成7018米钻孔，创造了亚洲国度实行的年夜陆科学钻井新纪录。“地壳一号”的乐成运用使中国成为世界上第三个拥有实行万米年夜陆科学钻探规划专用设备及相干技能的国度，用它钻取的岩心，为中国科学家成立地球演化档案提供了可贵的原始资料。

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中国深井助力展现天气之谜

科学钻探让咱们可以穿越时空，获取差别时间标准的天气、地质组织等记载，破解天气变化暗码。好比，20世纪地球科学的一个庞大进展，就是熟悉到人类勾当会对于地球表层体系及全世界天气孕育发生直接影响。近百年来，全世界平均温度升高约1摄氏度，南北极冰川冰量连续削减，海平面上升。整个地球天气体系加快变暖，极可能是由于人类过多排放温室气体，造成“温室效应”。然而，人类勾当酿成的天气影响有多年夜？将来的极限环境又怎样？这些问题火急需要科学解答。

“松科二井”就为天气研究提供了要害“史料”。其获取的岩心来自白垩纪，这根4134.81米、完备度为96.61%、险些没有丧失的岩心，就像是一条通往白垩纪的“韶光地道”。经由过程研究这根岩心，地质学家发明于白垩纪（距今约1.45亿年至6600万年），地球年夜气中二氧化碳浓度跨越0.1%，是此刻的两倍多，陆地温度比此刻高5—10摄氏度。别的，白垩纪年夜气二氧化碳浓度的颠簸，与天气冷暖变化具备一致性。这些结果，对于研究当前天气变暖具备主要借鉴意义。

地球其实不是一直变暖，探访天气变化纪律，有赖在更年夜时间标准的“史料”，这需要科学钻探获取更多岩心。今朝，相干研究已经经注解，新生代（6400万年前至今）全世界天气最显著的变化，是从“温室地球”到“冰室地球”。然而，缺少对于年夜陆情况的永劫间标准持续记载，制约了咱们对于新生代全世界天气变化特性及动力学的深切理解。在是，我国实行了渭河盆地国际年夜陆科学钻探规划项目。渭河盆职位地方在黄土高原与秦岭造山带之间，对于东亚季民风候变化很是敏感，还有生存了跨越7500米的巨厚细粒河湖相沉积，是“打一口深井”的绝佳园地。这一钻探规划，第一阶段获取上部3000米沉积地层，第二阶段将获取盆地7500米完备的沉积记载，展现新生代季风演化历程和其与青藏高原—秦岭隆升的耦合瓜葛，为探访天气变化纪律提供更多扎实依据。

除了了岩心，还有可以经由过程冰芯研究天气情况蜕变。于地球上，不少处所被厚厚的冰层笼罩，经由过程钻探获取冰芯，可以获得近百万年来气温、降水、年夜气化学等天气情况各要素的变化信息，探究影响天气情况变化的驱动因子，如年夜气温室气体含量、太阳勾当、火山勾当等。为此，世界列国于两极开展了年夜量相干工程，此中欧盟于南极冰穹C完成的钻孔深度达3270米，获取的冰芯记载了已往80万年的持续天气情况变化信息，证实了南极洲曾经呈现以10万年为周期的冷暖瓜代征象，使咱们对于南极这片人类少少涉足的年夜陆有了更多熟悉。

经由过程深地不雅测网捕获地球变化

深部科学钻探不仅可以或许得到地质“史料”，还有可以及时不雅测地球深处，帮忙猜测地质灾难。于科学钻井中安装进步前辈的科学不雅测仪器，对于地球深部的多种参数举行持久、持续、原位、及时的综合不雅测，相称在于地球内部布设“景象形象站”、设置装备摆设“试验室”，成为继地面海面、空中遥感及海底不雅测三种平台以外的第四种平台，形成不雅测监测网，令人类充实相识地球家园的细微变化。

好比火山及南极，一“热”一“冷”，是地质灾难不雅测的重点。借助深部科学钻探技能，于勾当断裂带、活火山四周，将不雅测仪器放到深井中的差别深度举行及时动态不雅测，有望展现地动孕育历程及火山喷发机理，帮忙科学家触类旁通，动态评价地质灾难的成长趋向及地质作用历程，为更好地监测、预告及预警各种庞大地质灾难提供技能支撑。除了了获取冰芯，对于南极年夜陆冰层和冰下地质情况钻孔，开展持久监测，相识冰盖分层流动、冰层内部温度、冰岩界面潮湿状况等的变换纪律，进而猜测极地冰盖的不不变性，助力更好掩护人类保存情况。

促成深地钻探更好造福人类

今朝，深地不雅测仍旧挑战重重。为降服深部井下高温、高压、高腐化、高应力、狭窄空间等多种极度苛刻情况限定，我国科学家正于努力晋升仪器体系的微型化、集成度和不变性，努力设置装备摆设以深井井群为基础、井中不雅测为焦点的多井孔深地不雅测网。将来，深地探测将创始人类对于地不雅测的新手腕与新平台，有用晋升地动与火山勾当、迟缓地质作用历程等天然灾难监测预警能力，鞭策深地资源勘探开发、情况掩护、国防军事安全等范畴不停成长。

愈来愈多的证据注解，地球表层发生的征象，根子于深部；缺了深部研究，地球体系就没法理解，并且越是年夜规模、长标准，越是云云。于科研立异之路上，会有更多科技事情者向咱们脚下的地球深深扎根，让科学钻探事情结出办事国度成长及黎民糊口的累累硕果。

（作者孙友宏为中国工程院院士、“地壳一号”万米年夜陆科学钻机项目研发总卖力人，曾经得到国度技能发现奖二等奖等奖项）

（原标题：钻探万米“穿越时空”向地球深部进军（科技名家笔谈））

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