7月8日,2025年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在北京人民大會(huì)堂隆重舉行。“松遼盆地國(guó)際大陸科學(xué)鉆探工程:創(chuàng)新與發(fā)現(xiàn)”榮獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
這是一項(xiàng)兼具基礎(chǔ)研究和深部能源資源探索雙重使命的深地工程:
完成入地壯舉——三井四孔,萬(wàn)米進(jìn)尺,八千米完整的白堊紀(jì)地層巖心,多項(xiàng)鉆探世界紀(jì)錄。
成果世界矚目——相關(guān)論文800余篇,發(fā)明專(zhuān)利51項(xiàng),4人當(dāng)選兩院院士;解碼恐龍時(shí)代氣候,助力大慶找氣找油,推動(dòng)全球白堊紀(jì)基礎(chǔ)地質(zhì)研究邁向新高度……
16年,40余家單位,上千名地質(zhì)工作者,他們?cè)谒蛇|盆地創(chuàng)新了什么?又發(fā)現(xiàn)了什么?
在松遼盆地,中國(guó)科學(xué)家開(kāi)啟“白堊紀(jì)之旅”
在地質(zhì)人的世界里,山有性格,石有記憶,地層有時(shí)間的紋路。讀懂它們,是追問(wèn)歷史,更是把握未來(lái)。
時(shí)光回溯。
2005年,在全球變暖人類(lèi)危機(jī)的觸動(dòng)下,著名沉積學(xué)家、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)教授王成善,將目光從自己熟悉且已有諸多建樹(shù)的青藏高原,轉(zhuǎn)向位于中國(guó)東北的巨大陸相沉積盆地——松遼盆地。那里,保存著全球最完整的白堊紀(jì)“地球日志”,或許也隱藏著破解氣候危局的答案。
進(jìn)入21世紀(jì),冰川融化、海平面上升、極端天氣多發(fā)趨勢(shì)日顯。人類(lèi)工業(yè)革命以來(lái)大量排放的二氧化碳,已將地球氣候推離原有演化軌跡,加速駛向兩極無(wú)冰的溫室氣候狀態(tài)。
在46億年的深遠(yuǎn)時(shí)空中,地球曾在溫室和冰室兩種氣候狀態(tài)中幾度回旋。王成善敏銳地意識(shí)到,未來(lái)的走向,倒映在地球歷史中,而最具研究?jī)r(jià)值的,無(wú)疑就是離人類(lèi)最近的溫室時(shí)代——白堊紀(jì)。
科學(xué)鉆探!這是人類(lèi)獲取地球深部物質(zhì)和了解地球內(nèi)部信息最直接、最有效、最可靠的方法,同時(shí)也是真正觸摸地球深遠(yuǎn)歷史的最佳途徑。
他向國(guó)際大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃(ICDP)提出動(dòng)議:在松遼盆地實(shí)施科學(xué)鉆探工程,獲取完整的白堊紀(jì)高分辨率古環(huán)境記錄,探索晚中生代溫室地球氣候—環(huán)境演變規(guī)律。
2006年8月18日,松科一井開(kāi)鉆。以王成善為核心的中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)恢宏的“白堊紀(jì)之旅”正式拉開(kāi)帷幕。
在國(guó)際大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃、中國(guó)“973”計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查計(jì)劃項(xiàng)目、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司科技攻關(guān)項(xiàng)目的聯(lián)合資助下,松遼盆地國(guó)際大陸科學(xué)鉆探工程分為三個(gè)階段推進(jìn),分別針對(duì)白堊紀(jì)不同階段地層選取最佳位置取心:
2006~2007年,松科一井,包括南北兩孔,鉆探2485.89米,獲取上白堊統(tǒng)巖心,鎖定白堊紀(jì)-古近紀(jì)生物大滅絕界線。
2014~2018年,松科二井,創(chuàng)下7018米亞洲科學(xué)鉆探深度紀(jì)錄,獲取4235米下白堊統(tǒng)巖心,識(shí)別白堊紀(jì)最顯著的碳循環(huán)擾動(dòng)事件之一——白堊紀(jì)大洋缺氧事件。
2020~2021年,松科三井,鉆探3600米,補(bǔ)齊“白堊紀(jì)拼圖”,重點(diǎn)揭示白堊紀(jì)中期有機(jī)質(zhì)分布規(guī)律。
16年,三井聯(lián)動(dòng)。在96%以上超高取心率的支持下,工程獲得了8186.96米的連續(xù)巖心,構(gòu)建起全球首個(gè)陸相白堊紀(jì)地層“金柱子”,并通過(guò)高精度物理測(cè)量與年代標(biāo)定的全流程方法技術(shù)體系,將時(shí)間分辨率從地史常用的“百萬(wàn)年”,革命性地提高到“萬(wàn)年”甚至“千年”“百年”,為開(kāi)展白堊紀(jì)陸地古環(huán)境與古氣候研究提供了高精度的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
一系列有關(guān)白堊紀(jì)溫室氣候—環(huán)境演變的“時(shí)光秘史”也破土而出。
——白堊紀(jì)溫度比現(xiàn)在高5攝氏度~10攝氏度,赤道海水溫度達(dá)36攝氏度~40攝氏度,海平面比現(xiàn)在高100米~200米,原因是大氣中二氧化碳濃度是今天的2~5倍。
——大約6600萬(wàn)年前,晚白堊世與早古新世相交界的時(shí)期,德干火山大規(guī)模噴發(fā)打破了白堊紀(jì)7000多萬(wàn)年的繁榮。更具毀滅性的是接踵而來(lái)的希克蘇魯伯小行星撞擊地球�;鹕奖l(fā)與隕石撞擊的雙重打擊,造成了白堊紀(jì)末包括非鳥(niǎo)類(lèi)恐龍?jiān)趦?nèi)的陸地生物大滅絕。
——在白堊紀(jì)溫室環(huán)境中,地球氣候比人們想象的更加動(dòng)蕩,每隔四五千年,就會(huì)在濕潤(rùn)和干燥之間翻轉(zhuǎn),而這一穩(wěn)定的節(jié)奏,來(lái)自天文軌道的周期性影響。
……
許多應(yīng)對(duì)全球變暖的靈感由此生發(fā):借鑒松遼古湖的碳埋藏機(jī)制優(yōu)化濕地保護(hù),參考顆石藻固碳原理改進(jìn)人工碳匯技術(shù)……
“在過(guò)去十年里,松遼盆地大陸科學(xué)鉆探一直激勵(lì)著 ICDP開(kāi)展白堊紀(jì)氣候和環(huán)境變化研究,為研究過(guò)去極端氣候和預(yù)測(cè)未來(lái)氣候開(kāi)啟了前所未有的機(jī)遇。”2021年,ICDP主席波恩霍夫教授如此評(píng)價(jià)。
7月8日,松遼盆地國(guó)際大陸科學(xué)鉆探工程代表在人民大會(huì)堂前合影(左起:吳懷春、呂慶田、王成善、朱永宜、王璞珺)。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)供圖
向深部進(jìn)軍,我國(guó)“入地”能力實(shí)現(xiàn)飛躍
在堅(jiān)硬巖石圈的阻隔下,“入地”難于“上天”。與松遼盆地深部的勇猛鉆進(jìn)相對(duì)應(yīng)的,是充滿(mǎn)創(chuàng)新創(chuàng)造的科學(xué)登峰。
松科二井是松遼盆地國(guó)際大陸科學(xué)鉆探工程的主井,創(chuàng)下了 ICDP成立以來(lái)最深鉆孔紀(jì)錄。
作為松科二井的組織實(shí)施單位,自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局從2012年開(kāi)始累計(jì)投入資金超過(guò)3億元,成立了專(zhuān)項(xiàng)指揮協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu),中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所等多家局屬單位深度參與。
每一位參與者都不會(huì)忘記那片繁忙的沃野。高高的井架,持續(xù)的轟鳴,鉆桿一起一落有節(jié)奏的撞擊聲,還有專(zhuān)注、緊張、焦灼、興奮,都融在4年的時(shí)光中,沉積成為他們科學(xué)人生中的珍貴礦藏。
2014年8月8日,地球物理學(xué)家黃大年在松科二井鉆探現(xiàn)場(chǎng)留下影像。他的背后,就是2024年6月24日習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)科技大會(huì)、國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)、兩院院士大會(huì)講話中談到的挺進(jìn)地球深處的“地殼一號(hào)”萬(wàn)米鉆機(jī)——總重量達(dá)到驚人的1500多噸。
2009年,為滿(mǎn)足我國(guó)地球深部探測(cè)工程的重大需求,國(guó)家啟動(dòng)“深部探測(cè)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究專(zhuān)項(xiàng)”。剛剛放棄英國(guó)優(yōu)厚待遇回到母校吉林大學(xué)任教的黃大年立即參與這一重大專(zhuān)項(xiàng),擔(dān)任專(zhuān)項(xiàng)第九項(xiàng)目“深部探測(cè)關(guān)鍵儀器裝備研制與實(shí)驗(yàn)”的首席科學(xué)家。研制“地殼一號(hào)”萬(wàn)米鉆機(jī)是該項(xiàng)目第五課題的主要任務(wù)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的反復(fù)研究和實(shí)驗(yàn),2013年,這臺(tái)超級(jí)鉆機(jī)終于研制成功。
松科二井是“地殼一號(hào)”萬(wàn)米鉆機(jī)的“首秀”。從2014年4月13日零點(diǎn)開(kāi)鉆作業(yè),到2018年6月2日打到7018米深度竣工,我國(guó)向地球深部進(jìn)軍的關(guān)鍵裝備經(jīng)受住了地下高溫、高壓、高地應(yīng)力的嚴(yán)苛考驗(yàn)。
交出優(yōu)異成績(jī)單的還有來(lái)自中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的深鉆系列配套設(shè)施及關(guān)鍵技術(shù)。
朱永宜,中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所正高級(jí)工程師,作為松科二井指揮部總工程師,他是整個(gè)鉆探工程的技術(shù)負(fù)責(zé)人。如今,已經(jīng)退休的他還在為中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局正在推進(jìn)的超萬(wàn)米鉆探擔(dān)任有關(guān)課題的咨詢(xún)專(zhuān)家。
“作為我國(guó)首例超7000米深的科學(xué)鉆探工程,松科二井面臨的重大挑戰(zhàn)是在大直徑井眼中高效鉆進(jìn)。既要保證所鉆井眼不會(huì)在高溫、高地應(yīng)力的條件下出現(xiàn)大規(guī)模井壁坍塌和崩裂,又要保證取出的深部巖心完好無(wú)缺,這是一件難度非常大的事情。”在松科二井鉆探工程實(shí)施4年多中,朱永宜及其鉆探技術(shù)團(tuán)隊(duì)付出心血最多的,就是深部大口徑取心鉆進(jìn)工藝的技術(shù)創(chuàng)新。
同樣取得重大技術(shù)突破的,是中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)烏效鳴教授泥漿技術(shù)團(tuán)隊(duì),遵循松科二井總體技術(shù)路線所研發(fā)的耐超高溫水基泥漿體系。
在打井過(guò)程中,泥漿就像人的血液一樣,從地面到井底不停地循環(huán)、凈化,傳遞水動(dòng)力,冷卻、潤(rùn)滑鉆具,攜帶和懸浮巖屑,同時(shí)支撐維護(hù)井壁的穩(wěn)定。而在松科二井這樣的超深井中,井底有著大于240攝氏度的超高溫,且井內(nèi)上下循環(huán)溫差超180攝氏度,普通泥漿顯然無(wú)能為力。
“當(dāng)時(shí)我們國(guó)家泥漿耐溫的性能最高是235攝氏度,但松科二井的井內(nèi)溫度達(dá)到241攝氏度。235攝氏度到241攝氏度,別以為這是簡(jiǎn)單的幾度,實(shí)際上里面技術(shù)含量是質(zhì)的跨越。”朱永宜介紹。
為此,泥漿團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)上千次的實(shí)驗(yàn),成功研發(fā)了基于國(guó)產(chǎn)原材料的凹凸棒土+膨潤(rùn)土封堵型水基抗250攝氏度超高溫泥漿體系,有效解決了超深井、強(qiáng)地應(yīng)力井壁失穩(wěn)、超高溫等極端工況下的鉆進(jìn)難題,創(chuàng)造了泥漿抗溫241攝氏度和在105兆帕高壓下超高溫(210攝氏度)隨鉆測(cè)溫2項(xiàng)國(guó)內(nèi)紀(jì)錄。
與油氣井工程類(lèi)深鉆無(wú)需取心不同,作為科學(xué)鉆探,松科二井不僅要鉆得深,還要取出可高度反映地層結(jié)構(gòu)構(gòu)造和物理化學(xué)性質(zhì)的巖心。
工程在超深井長(zhǎng)鉆程大口徑取心技術(shù)體系方面實(shí)現(xiàn)重大創(chuàng)新。突破國(guó)內(nèi)外大口徑取心鉆進(jìn)技術(shù)瓶頸,攻克大口徑金剛石取心鉆頭、高強(qiáng)度取心鉆具和粗大巖心拔斷、承托與出筒等關(guān)鍵技術(shù),首創(chuàng)“同徑取心、一徑完鉆”的大口徑長(zhǎng)回次取心鉆進(jìn)方法,將每次可連續(xù)的鉆進(jìn)深度從10米、20米擴(kuò)展到30米、40米,不僅減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,壓縮了鉆井施工周期,而且極大地節(jié)約了綜合成本,更為以后的超深井工程奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
在松科二井1240余天的現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間中,朱永宜在現(xiàn)場(chǎng)駐扎了1100天。
他住的房間窗戶(hù)對(duì)著鉆機(jī),每晚都伴著鉆機(jī)的轟鳴聲入睡。“同事們都知道他有個(gè)特點(diǎn),無(wú)論半夜幾點(diǎn),只要鉆機(jī)聲一停,馬上就醒。”松科二井工程現(xiàn)場(chǎng)總指揮、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院首席科學(xué)家冉恒謙說(shuō)。
冉恒謙是松科二井的現(xiàn)場(chǎng)總指揮,主持項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的協(xié)調(diào)管理工作,對(duì)于工程的技術(shù)創(chuàng)新和安全環(huán)保,他用了同一個(gè)比喻——以釘釘子精神,下好“繡花功夫”。
一項(xiàng)項(xiàng)鉆探世界紀(jì)錄被載入史冊(cè):311毫米大口徑連續(xù)取心1650米、最高回次進(jìn)尺30.61米,216毫米口徑最高回次進(jìn)尺41.69米,152毫米口徑最高回次進(jìn)尺33.91米,152毫米口徑繩索取心試驗(yàn)井深達(dá)到6500米。
創(chuàng)新無(wú)處不在。
應(yīng)對(duì)極端溫壓環(huán)境,項(xiàng)目研發(fā)的PDC軸承長(zhǎng)壽渦輪鉆具,填補(bǔ)了超高溫井底動(dòng)力取心鉆進(jìn)的空白。
針對(duì)松軟、易碎(高壓釋放)和堅(jiān)硬(高硬度)地層取心難題,鉆探團(tuán)隊(duì)研制出隔液保真鉆具、松軟巖心地面水力出筒、堅(jiān)硬巖心地面液壓出筒裝置3項(xiàng)粗大巖心地面出筒技術(shù),有效避免了傳統(tǒng)出心方式對(duì)巖心的破壞,保證了累計(jì)4000余米巖心能夠完整、原狀出筒。
發(fā)現(xiàn),成果矚目;創(chuàng)新,意義深遠(yuǎn)。
在國(guó)內(nèi),作為國(guó)家深地戰(zhàn)略的標(biāo)志性成果,松遼盆地科學(xué)鉆探先后入選國(guó)家“十二五”科技創(chuàng)新成就展和“偉大的變革—慶祝改革開(kāi)放40周年大型展覽”,其鉆探巖心及王成善院士手稿被國(guó)家博物館永久收藏。
在國(guó)際,著名刊物《Nature》(《自然》)和《Science》(《科學(xué)》)都對(duì)松遼盆地大陸科學(xué)鉆探工程進(jìn)行了長(zhǎng)篇報(bào)道和評(píng)述。
“松遼深鉆是全世界的燈塔工程,是工業(yè)與科學(xué)卓有成效合作的典范。”2018年松科二井完井時(shí),ICDP在發(fā)來(lái)的賀信中高度贊譽(yù)。
實(shí)施項(xiàng)目的中國(guó)科學(xué)家心中也有座“燈塔”——“向地球深部進(jìn)軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問(wèn)題”。
這是國(guó)家的需要,也是必達(dá)的彼岸。
向“深”尋“新”,助力國(guó)家端牢“能源飯碗”
在傳統(tǒng)能源枯竭危機(jī)與生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化的重壓下,尋找可大規(guī)模應(yīng)用的地球深部清潔能源,是重要的時(shí)代命題。
在中國(guó)共產(chǎn)黨歷史展覽館有關(guān)石油的展區(qū)內(nèi),“愛(ài)國(guó)創(chuàng)業(yè)求實(shí)奉獻(xiàn)”大慶精神醒目高懸,距離“鐵人”王進(jìn)喜塑像不遠(yuǎn)的地方,是縮小100倍的松科一井模型和來(lái)自松科一井的巖心實(shí)物。
有時(shí)候,靜默本身,就是有力的表達(dá)。
中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球深部探測(cè)中心研究員呂慶田,是松科二井科鉆工程的副總指揮和首席科學(xué)家之一。他認(rèn)為,松遼盆地國(guó)際大陸科學(xué)鉆探工程的一個(gè)重大貢獻(xiàn)就是拓展了我國(guó)深部能源勘查開(kāi)發(fā)的新空間。
大慶油田是松遼盆地大陸科學(xué)鉆探工程的參與者,也是受益者——來(lái)自松遼盆地白堊紀(jì)的基礎(chǔ)研究成果,大大推動(dòng)了他們“大慶底下找大慶、大慶外圍找大慶”、建設(shè)百年油田的可持續(xù)發(fā)展。
席黨鵬,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)教授,主要從事白堊紀(jì)-古近紀(jì)微體古生物與古環(huán)境研究。他是松科一井完鉆時(shí)加入這一工程的,當(dāng)時(shí)只有25歲,而他參與的有孔蟲(chóng)等研究則為松遼盆地海侵事件提供了關(guān)鍵證據(jù)。
“海侵能夠促進(jìn)富有機(jī)質(zhì)沉積和優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成,對(duì)油氣的產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要指示作用。”他所在的科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)取心樣品的生物標(biāo)志化合物組合特征分析,總結(jié)了松遼盆地上白堊統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)來(lái)源、成熟度及沉積環(huán)境等變化特征,確定松遼盆地發(fā)生過(guò)兩期10次、單次持續(xù)時(shí)間不超過(guò)50萬(wàn)年的海侵事件,揭示了松遼盆地大規(guī)模有機(jī)質(zhì)埋藏的原因,并圈定了最具油氣勘探潛力的地層,豐富了白堊紀(jì)陸相生油理論。
“項(xiàng)目為實(shí)現(xiàn)大慶油田原油每年4000萬(wàn)噸持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)提供了科學(xué)依據(jù),其在松科一井南北兩孔所在齊家-古龍凹陷的多項(xiàng)研究成果,包括有機(jī)質(zhì)含量顯著升高的機(jī)制等,對(duì)古龍頁(yè)巖油勘探起到了重要指導(dǎo)作用。”他介紹。
能源探秘,抵達(dá)更深地層、更早時(shí)空的松科二井,有著更多驚喜。
——頁(yè)巖氣:在松遼盆地深部凹陷帶3350米以深的地層中,發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖氣氣測(cè)異常43層,累計(jì)厚度102米,甲烷占全烴組分平均含量的86%,證實(shí)了松遼盆地深部存在有利的頁(yè)巖氣層系。
——干熱巖:在井深4400米~7018米發(fā)現(xiàn)溫度150攝氏度~240攝氏度高溫干熱巖體和2層含高放射性元素(鈾)異常地層,展示了松遼盆地具有良好的地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)應(yīng)用潛力。
——天然氫:松遼盆地深部存在連續(xù)高含量天然氫氣資源,主要來(lái)源于深部富鐵巖層的水-巖作用,其形成和供給具有可持續(xù)性。作為具有工業(yè)意義的天然氫氣顯示,這一發(fā)現(xiàn)還成為天然氫氣資源評(píng)價(jià)列入國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)的重要推動(dòng)因素。
“尋找深部能源是保障我國(guó)能源安全的重大戰(zhàn)略任務(wù),也是國(guó)內(nèi)能源企業(yè)持續(xù)發(fā)展所面臨的難題。工程取得的基礎(chǔ)地質(zhì)新認(rèn)識(shí),揭示了松遼盆地深部清潔能源的良好潛力,為油田企業(yè)深部能源勘探提供了新方向,對(duì)保障國(guó)家能源安全、建設(shè)‘百年大慶’和實(shí)施‘振興東北老工業(yè)基地’戰(zhàn)略均具有重要意義。”呂慶田總結(jié)道。
在松遼盆地這一“天然實(shí)驗(yàn)室”,對(duì)能源資源的研究探索仍在不斷深入。
“對(duì)于松遼盆地這樣多資源共存的典型盆地,以往研究多聚焦于單一資源類(lèi)型、特定層系或局部成藏過(guò)程。如何在盆地尺度上聯(lián)結(jié)資源溫度窗口、垂向分帶、流體來(lái)源和跨層位輸導(dǎo)過(guò)程,已成為多能源資源協(xié)同評(píng)價(jià)中亟待解決的核心科學(xué)問(wèn)題。”呂慶田說(shuō)。松科二井的鉆探成果,為研究提供了可能。呂慶田和團(tuán)隊(duì)由淺到深系統(tǒng)梳理了松遼盆地的各類(lèi)資源分布,建立多能源資源垂向分帶框架,并進(jìn)一步提出“溫度-流體-斷裂”耦合模型,為多能源資源的協(xié)同評(píng)價(jià)提供了理論指導(dǎo)。
科學(xué)價(jià)值持續(xù)發(fā)酵,“深時(shí)”故事未完待續(xù)
地球的遠(yuǎn)古記憶多被“封存”在巖石中。第四紀(jì)之前的“深時(shí)”世界,更需要通過(guò)巖心研究進(jìn)行多學(xué)科的深入探索。
在地質(zhì)科學(xué)工作者眼中,松遼盆地長(zhǎng)達(dá)8000余米的白堊紀(jì)連續(xù)巖心,是地質(zhì)科學(xué)的寶藏,比黃金還要珍貴。
中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)副校長(zhǎng)吳懷春,是全程參與松遼盆地大陸科學(xué)鉆探的學(xué)者之一。早在2007年,他就創(chuàng)新性地將旋回地層理論引入地層年代標(biāo)定,對(duì)松科-井南、北井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行旋回地層學(xué)分析,識(shí)別出穩(wěn)定的米蘭科維奇沉積旋回,建立了持續(xù)時(shí)間達(dá)2800萬(wàn)年的天文年代標(biāo)尺,為松遼盆地記錄的白堊紀(jì)重大地質(zhì)事件提供了高精度的年代約束,并在之后進(jìn)一步研究二井、三井巖心的基礎(chǔ)上,建立了松遼盆地完整的白堊紀(jì)天文年代地層框架,引領(lǐng)了中國(guó)旋回地層學(xué)學(xué)科的創(chuàng)建和發(fā)展。
吉林大學(xué)王璞珺教授,是松遼盆地國(guó)際大陸科學(xué)鉆探工程的總地質(zhì)師,參加了松遼科探“三井四孔”立項(xiàng)實(shí)施全過(guò)程。得益于對(duì)松遼盆地的長(zhǎng)期研究,他系統(tǒng)地提出了松遼盆地火山巖相分類(lèi)方案、建立了巖相與儲(chǔ)層物性的定量關(guān)系模型,將火山巖儲(chǔ)層地質(zhì)理論成功引入深層油氣勘探。
高有峰,現(xiàn)任吉林大學(xué)教授,從2005年開(kāi)始就參與松遼科鉆預(yù)研工作,并隨鉆在鉆井現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巖心厘米級(jí)精細(xì)描述,在沉積地層中發(fā)現(xiàn)14層火山灰,為后續(xù)精準(zhǔn)定年奠定了基礎(chǔ);建立了松遼盆地國(guó)際大陸科學(xué)鉆探基底-白堊紀(jì)-古近紀(jì)地層序列,首次發(fā)現(xiàn)松遼盆地基底存在三疊紀(jì)火山-沉積地層。
高遠(yuǎn),現(xiàn)任中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)教授,多年來(lái)一直在導(dǎo)師王成善的指導(dǎo)下對(duì)松遼盆地巖心進(jìn)行深入地沉積學(xué)、古氣候?qū)W及古地理學(xué)研究,他通過(guò)對(duì)巖心開(kāi)展毫米級(jí)的分析,發(fā)現(xiàn)了白堊紀(jì)可以精確到年的沉積物——年紋層,進(jìn)而揭示了白堊紀(jì)溫室氣候下具有高頻率、高振幅的厄爾尼諾和拉尼娜震蕩,說(shuō)明溫室氣候依然是活躍波動(dòng)的。
如今,在位于河北燕郊中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局實(shí)物地質(zhì)資料中心內(nèi)的國(guó)家實(shí)物地質(zhì)資料庫(kù),松遼盆地科學(xué)鉆探獲取的數(shù)千米巖心靜靜佇立。
中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局實(shí)物資料中心的崔立偉,是松科二井巖心修復(fù)、整理、管理的負(fù)責(zé)人。“保護(hù),從出井的那一刻起。”他說(shuō)�?蒲腥藛T長(zhǎng)期駐守鉆探現(xiàn)場(chǎng),出井后他們就要小心翼翼地對(duì)巖心開(kāi)展質(zhì)量、數(shù)量的核實(shí),確保每間隔10厘米或20厘米貼上唯一的“身份證編碼”,包括鉆孔名稱(chēng)、回次號(hào)、巖心段等,裝有巖心的盒子兩側(cè)標(biāo)有盒號(hào)和編錄信息,準(zhǔn)確無(wú)誤;巖心運(yùn)輸前還要進(jìn)行認(rèn)真地包裝,減少巖心運(yùn)輸過(guò)程中磕碰對(duì)巖心的損害。巖心運(yùn)抵實(shí)物資料中心后,還得馬上進(jìn)行拼接、切割、拋光、澆鑄處理以及更加精細(xì)的平面及立體掃描、高分辨率照相、數(shù)據(jù)自動(dòng)化分析等工作,完成進(jìn)一步的處理和保管。
巖心呈圓柱形。工作人員會(huì)將它們沿垂直于橫截面的直徑方向切割,分成兩部分。一部分拋光、澆鑄后永久保存;另一部分,開(kāi)放提供給全球的科學(xué)家進(jìn)行科研取樣和實(shí)驗(yàn)檢測(cè)工作,讓它們最大限度地發(fā)揮科研價(jià)值。
鉆探工程已經(jīng)落幕,但科研仍在持續(xù)進(jìn)行。
至今,國(guó)內(nèi)外100多位專(zhuān)家已從松遼大陸科學(xué)鉆探巖心的共享機(jī)制中受益,通過(guò)超兩萬(wàn)件實(shí)物樣品,獲得了大量不同領(lǐng)域又與此相關(guān)的科學(xué)認(rèn)知。如,奧地利維也納大學(xué)邁克爾·瓦格雷希(Michael Wagreich)教授團(tuán)隊(duì)研究提出了溫室氣候狀態(tài)地下水含水層驅(qū)動(dòng)海平面變化假說(shuō),成為近年來(lái)的一項(xiàng)重大理論突破,相關(guān)研究論文在Altmetric分值位列總排名前5%。
科鉆工程帶來(lái)的財(cái)富,還有人才。
工程首席科學(xué)家王成善2013年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士,之后,項(xiàng)目參與者孫友宏、劉合、高銳也分別當(dāng)選中國(guó)工程院院士和中國(guó)科學(xué)院院士;15人次獲得“杰青”“優(yōu)青”等國(guó)家級(jí)人才稱(chēng)號(hào),多人獲何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、國(guó)際沉積學(xué)家協(xié)會(huì)孫樞獎(jiǎng)等國(guó)內(nèi)國(guó)際獎(jiǎng)勵(lì);吳懷春、高遠(yuǎn)、席黨鵬、崔立偉等各領(lǐng)域的年輕專(zhuān)家成長(zhǎng)成熟,形成了一支從事深時(shí)古氣候研究和大陸科學(xué)鉆探技術(shù)研發(fā)的高水平科研隊(duì)伍,諸多科研成果和專(zhuān)利在其他項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用、創(chuàng)造價(jià)值。今年5月30日,松遼盆地國(guó)際大陸科學(xué)鉆探工程創(chuàng)新集體榮獲第四屆全國(guó)創(chuàng)新?tīng)?zhēng)先獎(jiǎng)。
有些價(jià)值顯而易見(jiàn),有些則潤(rùn)物無(wú)聲。
科鉆工程最突出的影響是對(duì)“深時(shí)”科學(xué)概念的全球化和深時(shí)數(shù)字地球國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃獲批的推動(dòng)。所謂“深時(shí)”,是指258萬(wàn)年第四紀(jì)起點(diǎn)直到46億年前地球形成這一漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史,它與“深空”“深海”“深地”等空間探索相融合,共同構(gòu)成了人類(lèi)認(rèn)知地球的多重維度。“深時(shí),是視角、是思維,也是方法�?梢哉f(shuō),我們對(duì)過(guò)去了解越深,對(duì)未來(lái)洞悉就越遠(yuǎn)。”王成善這樣認(rèn)為。
如今,松遼盆地國(guó)際大陸科學(xué)鉆探工程已化為中國(guó)深地探測(cè)歷史中的一道“坐標(biāo)”,將科學(xué)的能量投射到了更遠(yuǎn)的未來(lái)。
在松遼科鉆及前期深地研究基礎(chǔ)上,2016年王成善等28位院士聯(lián)名向國(guó)務(wù)院建議啟動(dòng)“深地探測(cè)計(jì)劃”獲批示,同年國(guó)務(wù)院“十三五”規(guī)劃將深部探測(cè)列為重大任務(wù)。歷經(jīng)8年籌備,2024年國(guó)家正式啟動(dòng)“面向2030深地國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)”。
15000米超深鉆機(jī)研發(fā)、深部能源資源勘查開(kāi)發(fā)、深部工程災(zāi)害預(yù)警、深地科學(xué)大數(shù)據(jù)共享……中國(guó)科學(xué)家正在進(jìn)行的深地探測(cè)和研究,更加宏大而有力。
歷史的車(chē)輪滾滾向前。
“感謝松遼盆地國(guó)際大陸科學(xué)鉆探的所有參與者,感謝大家16年甘坐‘冷板凳’的寂寞堅(jiān)守、無(wú)私付出。是共同的理想、勇敢的堅(jiān)持和精誠(chéng)的合作,我們才圓滿(mǎn)完成了這個(gè)超級(jí)大項(xiàng)目。”王成善永遠(yuǎn)記得松科二井最后一段巖心出井的燃情時(shí)刻:大家齊聲大喊“10,9,8,7,6,5,4,3,2,1!”歡呼一片。許多人,有笑也有淚。
“向地球深部進(jìn)軍”是人類(lèi)歷史的一道必答題。道阻且長(zhǎng),行則將至;行而不輟,未來(lái)可期。