中国科学院院士、中国地质大学(北京)教授王成善讲述白垩纪的演变时期。(视频拍摄:钟瀚霆)
“上天、入地、下海是人类向自然界挑战的三大壮举。”在地质学家、中国科学院院士、中国地质大学(北京)教授王成善看来,地层深处遍布坚硬的岩石,还有高温高压的极端环境,让“入地”比“上天”“下海”更难。
“向地球深部钻探,人类至今只走了100步的0.2步。”回首科学钻探的发展历程,王成善深感任重道远:“地球像个鸡蛋,蛋壳是地壳,蛋清是地幔,蛋黄是地核。我们现在钻探的深度只达到12000余米,不足地球半径的2%。”
“入地”困难,为何仍要坚持深地探索?
黑龙江安达市,在松辽盆地的广袤原野之下,一根岩芯静静“讲述”着地球的往事。在这里,松科二井创造了井深7018米的成绩,是国际大陆科学钻探计划实施22年以来最深的深度。
“这根来自松科二井的岩石柱,以97%的取心率完整封存了1.45亿年至6500万年前白垩纪的地球记忆,不仅是中国深部探测技术的里程碑,更成为人类叩问‘深时’奥秘、解码未来气候的关键钥匙。”王成善说。
记者了解到,大陆科学钻探不同于普通石油钻探,取出完整的岩芯是最关键的工程目标。为了实现地层研究厘米级的要求,松科二井不仅要打到预定深度,还必须实现95%以上的岩石取心率(取出来的岩心长度与钻井深度的比值),这在世界上都是没有先例的。
钻探难度高、技术含量高、经验依赖性也高……那么,为何仍要坚持深地探索?
事实上,“入地”的探险精神我国古已有之——四川自贡的燊海井凿成于1835年,是世界第一口人工钻凿的超千米深井。“那个时候不靠任何铁器,中国人打了一口深达1000米的井。”王成善说。
而今,这份迎难“入地”的决心,根植于心怀“国之大者”的科学家精神——“回想2016年,世界先进水平勘探开采深度已达2500米至4000米,而我国大多小于500米。向地球深部进军,是科研工作者必须解决的战略科技问题。”他回忆道。
深部钻探是21世纪最前沿的科技领域之一。在王成善眼中,坚持不懈读懂深地“芯”声,就是在破译地球留给人类的“未来信”,是解读气候变化的历史参照,也能帮助解决人类发展的资源和能源需求问题。
“挺进地球深部,是人类永远的梦想”
如今,“深时”被定义为258万年前第四纪之前的地质历史,涵盖地球45.6亿年的演化长河。2009年,中国科学家孙枢与王成善将这一概念引入中国,指出地球的远古记忆多被“封存”在岩石中。
“松辽盆地是研究白垩纪温室气候和未来全球气候变暖的天然实验室。白垩纪不是遥远的过去,而是未来的可能镜像。”作为松辽盆地钻探的首席科学家,王成善的话,道出了“深时”研究的核心意义。
王成善表示,在地球45.6亿年的演化史中,气候始终在温室期与冰室期间交替,而人类活动正以地质历史上前所未有的速度改变这一轨迹。当前,建立白垩纪陆地温室气候演化记录,是他所带领团队的重要科学目标。
我国是大洋钻探计划的参与国,也是国际大陆科学钻探计划的发起国之一。“从参与国到发起国,中国科学家在深部钻探的世界舞台上发挥着越来越重要的作用。”王成善说。
在大洋钻探领域,我国自主研发建造的大洋钻探船“梦想”号于2024年11月17日正式入列,有望实现人类首次贯穿地壳、打穿“莫霍面”;在大陆钻探领域,我国完成了多项重大科学钻探工程,在松辽盆地东西向横断面上,获取了国际上最连续和完整的白垩纪陆相地质记录;在钻地深度之外,我国建立了高精度的年代地层格架,大大提高了地质学年代标准的精度和准确度……
如今,在河北燕郊的全国岩芯库中,松辽盆地的岩芯仍在被持续解码。激光扫描、光谱分析等技术,正将岩石中的“时间密码”转化为可量化的科学数据,汇入全球“地时计划”。
“探索地球奥秘、挺进地球深部,是我们人类永远的梦想。”王成善说,这封跨越亿年的未来信,不仅是一篇地球的演化史诗,更饱含对人类选择的警示与期许——唯有尊重自然规律、汲取“深时”智慧,才能让地球的下一个“亿年”,依旧宜居而美好。
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