二十年深地攻坚 铸大国“入地”丰碑 ——记第四届全国创新争先先进集体松辽盆地国际大陆科学钻探工程创新集体
5月30日,第四届全国创新争先奖获奖名单揭晓,松辽盆地国际大陆科学钻探工程创新集体获第四届全国创新争先奖牌。这支由两院院士、资深研究员、青年骨干组成的跨学科团队,历经二十年风雨兼程,在松辽平原地下7000米深处,攻克世界级钻探难题,解锁白垩纪古气候密码,用坚守与创新书写了我国深地科学探索的壮丽篇章,让我国大陆科学钻探技术跻身世界前列。
向地球深部进军,破解气候百年难题
地球深部是认知地球科学、解决全球资源环境问题的“最后前沿”。全球气候变暖已成为人类面临的严峻挑战,而距今1.45亿至6600万年的白垩纪,是地球历史上最典型的“温室气候”时期,研究其气候演变规律,对预测未来全球气候变化具有不可替代的科学价值。
长期以来,受限于“入地”能力,全球范围内缺乏高分辨率、连续完整的白垩纪陆相地质记录,超深地层取心更是难如登天,这一前沿科学难题始终悬而未决。在此背景下,国际大陆科学钻探计划(ICDP)将松辽盆地科学钻探列为“旗舰项目”,旨在打穿陆相白垩系,获取地球历史的“天然档案”。
这项工程不仅是一次科学探索,更是一场国家使命。“地下万米,每一米都是未知,每一次钻进都是挑战。”中国地质科学院研究员,松科二井工程副总指挥、首席科学家吕庆田回忆,工程启动之初,团队面临的是无成熟经验可借鉴、无核心技术可套用的困境。超深钻孔要应对高温高压地层环境,取心率要保持在95%,连续钻探要维持设备稳定——三大难题像三座大山,横亘在团队面前。
二十年持续攻关,铸就核心能力
早在上世纪90年代末,我国地质科技工作者就已启动松辽盆地深部探测预研究,围绕陆相白垩系钻探可行性、取心关键技术开展长期预研究。2006年8月,松科一井率先实施,中国科学院院士王成善带领团队扎根松辽盆地野外现场。夏季,钻台旁热浪滚滚,项目组把办公桌安在钻台边,最终完钻深度2485.89米,成功获取白垩纪—古近纪界线地层关键岩心,初步建立陆相沉积序列框架,为后续工程了奠定科学基础与实施经验。
松科一井之后,团队没有止步,而是直面超深、高温、硬岩连续取心这一世界性瓶颈,将重心转向核心钻具与装备自主研发。面对国外技术封锁,科研人员从零起步,围绕耐高温钻头、高精度井底钻具、抗高温钻井液、大口径金刚石钻进工艺等关键环节持续攻关,先后突破高压钻进、高温保真、长段连续取心等一系列“卡脖子”技术,逐步形成具有自主知识产权的超深井钻探技术体系。正是这一轮轮试验、一次次改进,让我国从“依赖进口装备”转向“关键装备自主可控”。

2014年4月,承载着更高使命的松科二井正式开钻。依托前期十余年技术沉淀与松科一井工程实践,使用“深地”专项(SinoProbe)研发的“地壳一号”钻机,团队完成多项钻探工艺创新,实现了超深(7018米)和超高温(241℃)极端工况下的大口径连续取心、高完整度保形的重大技术跨越。
松辽盆地国际大陆科学钻探工程的成功,并非一朝一夕之功,而是跨越近二十年的接续攻关、迭代突破。地质科技工作者薪火相传,把“打穿白垩系、建立完整地质档案”的科学梦想,一步步变成工程现实,为最终形成松辽盆地国际大陆科学钻探工程系统性重大成果筑牢根基。
突破核心技术,创造三项世界纪录
作为全球白垩纪陆相科学钻探第一深井,完钻井深7018米的松辽盆地国际大陆科学钻探工程,是公认的世界级钻探工程难题,堪称大陆科学钻探领域的工程“珠峰”。
区域地温梯度达每百米3至4摄氏度,井底实测温度高达241摄氏度,逼近当时原有钻探材料耐受极限。而且业内没有成熟的大口径取心钻具,相关工艺技术和设备需要全部自主研发,对构件强度、同心度、密封性要求极高。四千余米的超长裸眼井段井壁稳定性差,施工扰动极易引发坍塌,卡钻、井塌、钻具断裂等任何意外都可能造成整口井报废,带来巨大损失。
聚焦井底钻具、高温泥浆、硬岩钻进等关键环节,中国地质科学院勘探技术研究所等单位的科研人员日夜钻研、反复试验,失败了就重新设计,磨损了就立即改进,常常为了一个参数优化熬到深夜。
功夫不负有心人。团队最终创新形成以大口径金刚石钻进为核心的超深井、硬岩取心钻探技术体系,彻底突破高温高压、超深取心的技术瓶颈,一举创造三项世界纪录:ICDP成立以来全球最深钻孔7018米、最长连续取心8186.96米、超高取心率96%以上。
这一技术突破,不仅填补了我国超深科学钻探的技术空白,更让我国在大陆科学钻探领域从跟跑、并跑实现领跑。业内专家评价,这套技术体系是我国深地工程创新的标志性成果,为全球深部地质研究提供了“中国方案”。
建立全球标准,服务国家战略
拿到珍贵的岩心,只是第一步。如何从这些深埋地下亿万年的岩石中,解读古气候、古环境的密码,是团队面临的又一挑战。
团队联合多家单位,构建了从钻探选址、岩心获取处理,到高精度物理测量、年代标定的全流程方法技术体系,建立了全球首个最连续、最完整的白垩纪陆相地质“档案”,创立了迄今最高时间分辨率的白垩纪陆相地层剖面——全球“金柱子”,为国际白垩纪陆地古环境古气候研究提供了权威标准。
团队创建了国际领先的多种古气候替代指标体系,研究发现了白垩纪多时间尺度陆地气候变化规律,揭示了大气二氧化碳浓度驱动温室状态陆地气候演变的核心机制,为应对全球气候变化提供了深时地质依据。
成果被ICDP赞誉为“灯塔”工程,登上《自然》《科学》等国际顶级期刊,在中国共产党历史展览馆、中国国家博物馆永久展出,显著提升了我国在地球科学领域的国际话语权。

凝聚团队力量,涵养创新精神
二十年攻坚,离不开一支能打硬仗、甘于奉献的创新团队。
松辽盆地国际大陆科学钻探工程汇聚四十余家单位、千余名科研人员,打破单位壁垒、共享技术资源、合力破解难题。王成善、吕庆田等院士、专家带领团队扎根一线,在实践中传经验、教技术、育人才,让深地钻探创新精神代代相传。
团队累计发表标注论文800余篇,获批发明专利51项,培养出4位两院院士、15人次国家高层次人才,形成了一支结构合理、技术精湛、作风过硬的深地科研国家队。
“地质人的战场在野外,创新的根脉在基层。”吕庆田常说,每一米岩心都凝聚着团队的汗水,每一项突破都承载着国家的期望。二十年来,团队成员在地下万米深处探索未知,用青春和坚守诠释了新时代科技工作者的责任与担当。
从一望无际的黑土平原,到地下7000米的岩层深处;从技术空白到世界领先,从科学难题到国家荣誉,松辽盆地国际大陆科学钻探工程创新集体,以二十年如一日的坚守,攻克世界级工程技术难题,解锁地球历史气候密码,为我国深地科学探索、能源资源安全、全球气候变化研究作出了不可磨灭的贡献。
新时代新征程,这支深地攻坚的创新团队,将继续秉持科学家精神,向地球更深部进军,在深地资源勘探、深地科学研究、深地技术创新的道路上勇攀高峰,为建设科技强国、实现高水平科技自立自强再立新功!
