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(mǐ)成(chéng)功(gōng)完(wán)钻(zuān)，首(shǒu)次(cì)发(fā)布(bù)万(wàn)米(mǐ)以(yǐ)下(xià)取(qǔ)得(de)的(de)岩(yán)芯(xīn)标(biāo)本(běn)，圆(yuán)满(mǎn)完(wán)成(chéng)科(kē)学(xué)探(tàn)索(suǒ)和(hé)发(fā)现(xiàn)油(yóu)气(qì)两(liǎng)大(dà)任(rèn)务(wu)。这(zhè)一(yī)壮(zhuàng)举(jǔ)不(bù)仅(jǐn)标(biāo)志(zhì)着(zhe)我(wǒ)国(guó)在(zài)“深(shēn)地(de)”领(lǐng)域的技术跨越，更将人类对地球内部的认知推向了新(xīn)纪(jì)元(yuán)。

这是2月20日在新疆塔克拉玛干沙漠腹地拍(pāi)摄(shè)的(de)中(zhōng)国(guó)石油塔里木油田深地塔科1井（无人机照片）。

图片来源：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(de)能(néng)源(yuán)仍(réng)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，超深钻井被称为深入地球内部的“望远镜”。1974年，美国一家天然气公司在奥克拉荷马州钻成的伯沙罗杰斯钻井，深度达9583米，创造了当时的世界纪录。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(nián)达(dá)到(dào)最(zuì)大(dà)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(sì)个(gè)大(dà)型(xíng)含(hán)油(yóu)气(qì)盆(pén)地(de)。深(shēn)地(de)塔(tǎ)科(kē)1井(jǐng)所(suǒ)在(zài)的(de)塔(tǎ)里(lǐ)木(mù)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)深地塔科1井开钻。技术人员凭借精湛的专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（新华社记者 胡虎虎 摄）

02 万米冲刺的“速度极限”

深地塔科1井的钻探速度震惊世界：从地表钻至10000米仅用270余天，创造了全球(qiú)陆(lù)上(shàng)钻井突破万米的最快纪录。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、高压是超深井钻探中的最大难题。随深度增加，地温每100米约升3℃，加之钻机摩擦热，钻头和钻杆易变形乃至断落。其次是高压的考验，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(kǎo)验(yàn)一(yī)个(gè)国(guó)家(jiā)的(de)经(jīng)济(jì)实(shí)力(lì)、基(jī)础(chǔ)工(gōng)业(yè)实(shí)力(lì)和(hé)整(zhěng)个(gè)科(kē)技(jì)的(de)发(fā)展(zhǎn)水(shuǐ)平(píng)。”

经(jīng)过(guò)科(kē)研(yán)攻(gōng)关，深(shēn)地(de)塔(tǎ)科(kē)1井(jǐng)不(bù)断(duàn)突(tū)破(pò)“深(shēn)度(dù)”极(jí)限(xiàn)，通(tōng)过(guò)了(le)万(wàn)米地下极端恶劣(liè)工(gōng)况(kuàng)环境的检验，为我国向地球深部进军提供(gōng)了(le)坚(jiān)实的装备保障。

在万米深层，科研团队首次获取了完整万米岩芯序列，在寒武系地层10851米到10910米井段发现了优质古老烃源岩，为探索深地油气战略发现提供了依据，对于保障国家能源安全具有重大意义。

03 破解5亿年的“地质密码”

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重大基础科学问题，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多根首尾相连的钻杆，最终与5亿多年前的地层相遇。这该如何理解呢？

根据地层层序律，地层在正常沉积条件下会从下往上依次沉积，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(hán)武(wǔ)系(xì)地(de)层(céng)。在(zài)此(cǐ)过(guò)程(chéng)中(zhōng)，科(kē)研(yán)人(rén)员(yuán)不(bù)仅(jǐn)成(chéng)功(gōng)钻(zuān)取(qǔ)了(le)我(wǒ)国(guó)首(shǒu)份(fèn)地(de)下(xià)万(wàn)米(mǐ)岩(yán)芯(xīn)标(biāo)本(běn)，而(ér)且(qiě)绘(huì)制(zhì)了(le)亚(yà)洲(zhōu)第(dì)一(yī)份(fèn)万(wàn)米(mǐ)地(de)质(zhì)剖(pōu)面(miàn)图(tú)，在(zài)陆(lù)地(de)万(wàn)米(mǐ)深(shēn)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井的科研价值远不止于岩石样本的获取，科学家将9000米至14000米深度的反射地震波数据按照人耳能(néng)听(tīng)到(dào)的频(pín)率(lǜ)做(zuò)了匹配，于是，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、密度等不同而产生变化。科研人员通过分析这(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”不断书写新的记录。

作者：马志飞 地质高级工程师，中国地质学会会员，自然资源优秀科普图书奖获得者

审核：刘汉斌 高级工程师，地质博士

策划：阎冬、翟国庆

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