2月20日，中國石油集團宣布，我國首口超萬米科探井——深地塔科1井日前地下10910米成功完鑽，首次發布萬米以下取得的岩芯標本，圓滿完成科學探索和發現油氣兩大任務。這一壯舉不僅標誌着我國在“深地”領域的技術跨越，更將人類對地球內部的認知推向了新紀元。

這是2月20日在新疆塔克拉瑪幹沙漠腹地拍攝的中國石油塔裏木油田深地塔科1井（無人機照片）。圖片來源：新華社（新華社記者 胡虎虎 攝）

在這片被極端高溫、高壓與複雜地質結構籠罩的“地下禁區”，科學家們究竟在尋找什麼？突破萬米深淵需要攻克哪些技術難關？

為何要向地球深處“掘進”？

“向地球深部進軍”是人類探索自然的永恒命題之一。目前，全球約80%的能源仍依賴化石燃料，深層油氣資源勘探開發是開展地球深部探測的重要組成部分。

作為入地的重要手段之一，超深鑽井被稱為深入地球內部的“望遠鏡”。1974年，美國一家天然氣公司在奧克拉荷馬州鑽成的伯沙羅傑斯鑽井，深度達9583米，創造了當時的世界紀錄。1970年，在靠近北極圈的科拉半島上，蘇聯開啟了雄心勃勃的深鑽計劃，科拉SG-3井在1989年達到最大井深——12262米，創造了新的世界紀錄。但即使是這樣，人類也僅向地心前進了不到0.2%。

我國深層、超深層油氣資源佔全國油氣資源總量的34%，其中陸上主要集中在塔裏木、準噶爾、四川、柴達木四個大型含油氣盆地。2023年5月30日，位於我國新疆塔克拉瑪幹沙漠腹地的深地塔科1井開鑽。技術人員憑藉精湛的專業能力和驚人的毅力朝着萬米深度挺進，終於在2024年3月4日突破10000米。2025年2月20日，深地塔科1井以10910米的垂直深度完鑽，成為亞洲第一、世界第二的陸上垂直深井。

圖片來源：新華社（新華社記者 胡虎虎 攝）

萬米衝刺的“速度極限”

深地塔科1井的鑽探速度震驚世界：從地表鑽至10000米僅用270余天，創造了全球陸上鑽井突破萬米的最快紀錄。但從10000米到完鑽的10910米，這段僅佔全程8%的“最後900米”卻耗費了300多天。速度陡降的背後，是地球深部近乎“地獄級”的考驗。

高溫、高壓是超深井鑽探中的最大難題。隨深度增加，地溫每100米約升3℃，加之鑽機摩擦熱，鑽頭和鑽桿易變形乃至斷落。其次是高壓的考驗，鑽至萬米後，鑽井設備要承受145兆帕的超高壓，相當於在指甲蓋大小的面積上施加1.45噸重量。此外，鑽進過程還面臨着地層硬度飆升、井壁失穩、方向傾斜、取芯困難等一系列難題。有人形象地形容萬米之下的鑽桿“軟得像麵條”，操作起來很難控制。因此，專家直言不諱地説：“表面上看是打一口井，實際上卻是在考驗一個國家的經濟實力、基礎工業實力和整個科技的發展水平。”

經過科研攻關，深地塔科1井不斷突破“深度”極限，通過了萬米地下極端惡劣工況環境的檢驗，為我國向地球深部進軍提供了堅實的裝備保障。

在萬米深層，科研團隊首次獲取了完整萬米岩芯序列，在寒武係地層10851米到10910米井段發現了優質古老烴源岩，為探索深地油氣戰略發現提供了依據，對於保障國家能源安全具有重大意義。

破解5億年的“地質密碼”

鑽孔的最大優勢是地層信息連續、完整。通過對深地進行取芯分析，可以揭示大陸地殼的物質組成與結構，探索地球深部流體系統、地熱結構，並解決地球演化的一系列重大基礎科學問題，是地球科學發展不可缺少的重要基礎。

據媒體報道，深地塔科1井被譽為深入地球內部的“望遠鏡”，它用了50多只鑽頭和1130多根首尾相連的鑽桿，最終與5億多年前的地層相遇。這該如何理解呢？

根據地層層序律，地層在正常沉積條件下會從下往上依次沉積，從而形成一系列地層。深地塔科1井從上到下依次穿透了12套地層，包括第四係、新近係、古近係、白堊係、侏羅係、三疊係、二疊係、石炭係、泥盆係、志留係、奧陶係以及5億多年前的寒武係地層。在此過程中，科研人員不僅成功鑽取了我國首份地下萬米岩芯標本，而且繪製了亞洲第一份萬米地質剖面圖，在陸地萬米深層首次發現油氣顯示，為深地資源勘探提供新方向。

聆聽“地底的聲音”

深地塔科1井的科研價值遠不止於岩石樣本的獲取，科學家將9000米至14000米深度的反射地震波數據按照人耳能聽到的頻率做了匹配，於是，人們就能聽到來自“地底的聲音”。這些來自“地底的聲音”究竟是什麼呢？

地球內部的地質活動（例如岩石破裂、斷層活動等）會産生地震波，當地震波在地下傳播時，會因岩石性質、密度等不同而産生變化。科研人員通過分析這些地震波，可以推斷地下結構及地質活動。然而，地震波的頻率通常低於人耳能感知的範圍（20Hz到20000Hz）。科研人員通過信號處理技術，調整頻率範圍，即可將地震波信號轉換為聲波，供人耳感知，近距離感受地球深部的“脈搏”。

深地探索是一場永無止境的遠征。每一次向地心進發，不僅是科學技術的勝利，更體現着人類對未知永恒的好奇與敬畏。未來，期待“中國深度”不斷書寫新的紀錄。

作者：馬志飛 地質高級工程師，中國地質學會會員，自然資源優秀科普圖書獎獲得者

審核：劉漢斌 高級工程師，地質博士