9月24日下午4時(shí)，2016中國(guó)國(guó)際礦業(yè)大會(huì)依然如火如荼地舉行著，地質(zhì)科技創(chuàng)新論壇如期舉行。
　　“今年地質(zhì)科技創(chuàng)新是非常重要的時(shí)間點(diǎn)，是我國(guó)‘十三五’國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃第一個(gè)開(kāi)局之年，中國(guó)科技界發(fā)生了很多大事情。習(xí)近平總書(shū)記在今年5月30日召開(kāi)的全國(guó)科技創(chuàng)新大會(huì)上，對(duì)全面創(chuàng)新工作進(jìn)行了總體部署，對(duì)我們‘深地’做了分析，指出向地球深部進(jìn)軍是我們急需解決的戰(zhàn)略問(wèn)題，吹響了向深地進(jìn)軍的號(hào)角。”論壇主持人、國(guó)土資源部科技與國(guó)際合作司副司長(zhǎng)高平的一席話，給關(guān)注深地探測(cè)與開(kāi)發(fā)的專家學(xué)者和業(yè)內(nèi)外帶來(lái)了極大的信心。
　　高平在致詞中表示：“今天請(qǐng)到了4位報(bào)告嘉賓圍繞深地科學(xué)問(wèn)題，圍繞深地資源的勘測(cè)，也圍繞著深地資源怎么樣獲取，給大家作精彩的報(bào)告。我們老說(shuō)‘上天入地下海’，現(xiàn)在可以說(shuō)，上天中航天界捷報(bào)頻傳，下海中也有科學(xué)院組織的深海探測(cè)。比起上天下海來(lái)說(shuō)，入地最難。腳下的地球?qū)θ祟悂?lái)說(shuō)還有很多未知。我們不要光看深空多么熱鬧，深海有怎樣的篇章，深地也要掀開(kāi)新的一頁(yè)，同時(shí)使地質(zhì)大國(guó)走向國(guó)際地質(zhì)大國(guó)前列的重要開(kāi)端。”
　　開(kāi)啟中國(guó)入地夢(mèng)
　　“山脈如何形成，盆地如何形成，巖漿如何從地幔上升到地表，基地物質(zhì)又是如何出露的，大陸本身又是怎樣變形的，礦產(chǎn)是如何形成的？我們對(duì)腳下大陸結(jié)構(gòu)物質(zhì)組成中還有很多未知的東西。”來(lái)自中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)研究所的呂慶田研究員，日前被任命為中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院深地探測(cè)中心常務(wù)副主任，他多年主持“863”地質(zhì)礦產(chǎn)勘查方面重大的科技研發(fā)項(xiàng)目，是國(guó)家萬(wàn)人計(jì)劃專家，是深地探測(cè)國(guó)家級(jí)重大項(xiàng)目中的核心成員。
　　呂慶田研究員首先對(duì)國(guó)際地球深部探測(cè)進(jìn)行了分析：20世紀(jì)70年代，美國(guó)開(kāi)始了COCORP計(jì)劃，開(kāi)創(chuàng)了地球深部研究的先河，他們用反射地震技術(shù)對(duì)大陸地殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)探測(cè)。北美、加拿大、俄羅斯、德國(guó)、英國(guó)等相繼啟動(dòng)大規(guī)模地球探測(cè)計(jì)劃。20世紀(jì)90年代，中美德合作的計(jì)劃。這個(gè)世紀(jì)初，我們國(guó)家啟動(dòng)地球探測(cè)計(jì)劃。加拿大的LITHOPROBE計(jì)劃以及澳大利亞MT探測(cè)計(jì)劃，都是和能源探測(cè)結(jié)合在一起。美國(guó)的COCORP計(jì)劃，在山脈下面發(fā)現(xiàn)了構(gòu)造，并且在下面發(fā)現(xiàn)了大型油田，這是開(kāi)創(chuàng)性認(rèn)識(shí)。加拿大的探測(cè)增加了人們對(duì)大陸地殼本身結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成和演化過(guò)程中的認(rèn)識(shí)。
　　“從全球來(lái)看，各國(guó)正在進(jìn)行不同層次的探討，希望通過(guò)探測(cè)建立對(duì)地球深部的結(jié)構(gòu)模型、物質(zhì)模型，以及通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)地球狀態(tài)增強(qiáng)人類對(duì)地球深部的認(rèn)知。”呂慶田說(shuō)。
　　“中國(guó)從2008年開(kāi)始實(shí)施Sinoprbe計(jì)劃，通過(guò)幾年的工作開(kāi)展，取得了一些新的發(fā)現(xiàn)，顛覆了一些傳統(tǒng)的思想。”呂慶田介紹，從基礎(chǔ)地質(zhì)的角度來(lái)看，過(guò)去人們對(duì)青藏高原研究提出了很多模型，現(xiàn)在在反射地震做完后，提出了一個(gè)新模式，在俯沖印度板塊的地殼部分發(fā)生了一些構(gòu)造的疊置作用，這種疊置作用相當(dāng)于在俯沖過(guò)程中把地殼一部分疊置增厚，這是完全不同的觀點(diǎn)。另外一個(gè)顛覆性的發(fā)現(xiàn)是，四川盆地過(guò)去一直認(rèn)為是鐵板一塊，最近發(fā)現(xiàn)西部到下地殼有非常清楚的反射，這個(gè)反射被解釋為當(dāng)時(shí)揚(yáng)子克拉通西北緣新元古代俯沖的遺跡，這個(gè)重要發(fā)現(xiàn)解釋了揚(yáng)子克拉通演化的過(guò)程。另外，華南大部分地區(qū)過(guò)去認(rèn)為揚(yáng)子和華下拼合帶在新元古代，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)有一條更古老的造山帶，顛覆了我們對(duì)華南整個(gè)演化過(guò)程的認(rèn)識(shí)。在長(zhǎng)江中下游成礦帶，發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)烈的相互作用，過(guò)去認(rèn)為鱷魚(yú)嘴構(gòu)造只是在板塊邊緣，當(dāng)兩個(gè)板塊碰撞一起會(huì)出現(xiàn)。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)塊體之間存在強(qiáng)力擠壓作用，長(zhǎng)江中下游帶是完完整整的陸內(nèi)俯沖帶，解釋了為什么在這個(gè)地方形成很多礦床的原因。
　　一系列的顛覆性發(fā)展，讓我們改變了一些傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。“在資源和能源方面，取得了一些新的發(fā)現(xiàn)。”呂慶田介紹，在大慶盆地之下，在白堊紀(jì)之下發(fā)現(xiàn)更老的盆地，對(duì)深層油氣研究有更深刻的意義。在四川盆地下面,也發(fā)現(xiàn)了可能是遠(yuǎn)古列陷的盆地，都在萬(wàn)米以內(nèi)，給我們尋找超深層油氣提供了非常好的前景。在南嶺鉆探正式提出了鎢礦五層樓的模式，在巖體上將近1000米時(shí)發(fā)現(xiàn)了很多高品位的礦段，擴(kuò)大了我們對(duì)深部成礦的認(rèn)識(shí)。
　　“我們國(guó)家也開(kāi)展了一些深部探測(cè)的國(guó)際合作，與10多個(gè)國(guó)家建立了各種聯(lián)系，同時(shí)參加了AGU、EGU各種會(huì)議。地球深部探測(cè)確實(shí)事關(guān)每個(gè)人，事關(guān)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、發(fā)展，從淺到深，從地下空間到地?zé)?，到地下的礦產(chǎn)資源，包括能源，包括地質(zhì)災(zāi)害。‘十三五’開(kāi)始，我國(guó)啟動(dòng)了‘深地資源勘查開(kāi)采’研發(fā)計(jì)劃，我們也啟動(dòng)了‘深地調(diào)查工程’，組織發(fā)起國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃，正在積極申報(bào)國(guó)家的重大科技專項(xiàng)。” 呂慶田說(shuō)。入地大幕剛剛拉開(kāi)，我國(guó)向深地進(jìn)軍即將全面啟動(dòng)。
　　“我們每向前走一步，科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一步，就會(huì)發(fā)現(xiàn)我們有很多未知。面向‘十三五’,我們還會(huì)涌現(xiàn)很多深地探測(cè)高科技的進(jìn)展，還會(huì)創(chuàng)造很多人類探測(cè)技術(shù)的新手段。”高平副司長(zhǎng)給予了精彩的點(diǎn)評(píng)。
　　發(fā)展智能化鉆探設(shè)備
　　“孫友宏教授是吉林大學(xué)的副校長(zhǎng)，在深部鉆探方面有很多業(yè)界的積累，特別是對(duì)于復(fù)雜的鉆探技術(shù)條件的研究有獨(dú)特的科研成就?，F(xiàn)在我們正在鉆進(jìn)的‘中國(guó)第一深’大慶松科二井萬(wàn)米鉆機(jī)研制者就是孫友宏教授，希望他在深部鉆探方面給予我們很好的報(bào)告。”
　　“鉆探是驗(yàn)證地球物理勘探的信息和獲取地下實(shí)物樣品的惟一手段，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，主要包括固體礦產(chǎn)鉆探、石油天然氣鉆探、科學(xué)鉆探、工程施工鉆探、地?zé)徙@探。由于鉆探目的不同，其鉆探深度也不同，世界上超過(guò)萬(wàn)米的鉆孔井有一口，超深科學(xué)鉆探井是入地的‘望遠(yuǎn)鏡’，實(shí)施一口萬(wàn)米的科學(xué)鉆探井，其技術(shù)難度不亞于建造一艘小型航母，代表一個(gè)國(guó)家的綜合實(shí)力和科技水平。”孫友宏教授對(duì)于深部鉆探給出了形象的比喻。
　　孫友宏介紹，深部鉆探的難度，大于2000米才有挑戰(zhàn)，而現(xiàn)在遇到的問(wèn)題就是鉆頭、鉆桿等。今天在展會(huì)上看到很多鉆頭，無(wú)外乎分為軟-中硬底層，中硬、硬巖層以及硬-堅(jiān)硬打華巖層。但是，深部比淺部復(fù)雜程度高，深孔硬、脆、碎層很多。目前我們國(guó)家鉆頭一般平均壽命50米左右，相對(duì)國(guó)外來(lái)說(shuō)有一定的差距。如果鉆頭想要取得突破，應(yīng)該把當(dāng)今的高新技術(shù)引進(jìn)來(lái)，比如石墨硒技術(shù)、仿生技術(shù)、3D打印技術(shù)等。
　　對(duì)于未來(lái)的發(fā)展，孫教授提出了幾個(gè)設(shè)想：第一，發(fā)展不取芯隨鉆測(cè)量技術(shù)。取芯是地質(zhì)勘探中非常重要的工具。最早是提鉆，鉆桿倒出來(lái)很慢，后來(lái)發(fā)展除伸縮繩索取芯，后來(lái)是反循環(huán)取芯，到隨鉆測(cè)量。我思考能不能連芯都不取，隨鉆就出來(lái)了。第二，發(fā)展無(wú)鉆桿鉆進(jìn)系統(tǒng)?，F(xiàn)在在勘探的時(shí)候，我們離不開(kāi)鉆桿。石油行業(yè)用的就是連續(xù)管，應(yīng)該把這個(gè)技術(shù)引進(jìn)，這樣效率能大幅提升。南極科鉆就是用這個(gè)技術(shù)。我在思考以后能不能什么都不用，利用核動(dòng)力就把下面信號(hào)提上來(lái)，這是未來(lái)的夢(mèng)想和設(shè)想。第三，智能化鉆探設(shè)備。鉆探設(shè)備由傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、極點(diǎn)液集成自動(dòng)化，向自動(dòng)化操作鉆井參數(shù)智能化控制鉆機(jī)方向發(fā)展。
　　給地球做一個(gè)透明拉鏈
　　“資源在那么深的地方怎么拿出來(lái)，成本有多高，下面有請(qǐng)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任鞠楊教授。鞠楊教授是長(zhǎng)江學(xué)者計(jì)劃特聘教授，國(guó)家百千萬(wàn)人才和有突出貢獻(xiàn)中青年專家，享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼。鞠楊教授將為我們介紹深地資源如何開(kāi)發(fā)出來(lái)。”在論壇進(jìn)行到17時(shí)10分的時(shí)候，高平副司長(zhǎng)請(qǐng)上最后一位演講嘉賓。
　　“前面幾位專家講了深地資源的探測(cè)，那么怎樣把資源開(kāi)采出來(lái)，采的過(guò)程中面臨哪些挑戰(zhàn)和棘手的問(wèn)題。我們圍繞這個(gè)問(wèn)題做了很多思考。”
　　鞠楊教授介紹，第一，向地球深部進(jìn)軍我們有三個(gè)思考：開(kāi)采時(shí)面臨很多問(wèn)題，怎么把深地結(jié)構(gòu)看清楚，相當(dāng)于給地球做一個(gè)拉鏈，把拉鏈拉開(kāi)。另外，開(kāi)采過(guò)程會(huì)引起地緣結(jié)構(gòu)的變化，存在著的行為和規(guī)律是否可以進(jìn)行透明化。第二，如果能把資源儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)看清楚，因?yàn)樵诘叵律钐幰M(jìn)行鉆探和掘進(jìn)，常規(guī)的科學(xué)認(rèn)識(shí)和規(guī)律可能會(huì)發(fā)生變化。對(duì)于這種情況，我們可以通過(guò)建立深地實(shí)驗(yàn)室做相應(yīng)的研究，弄清楚開(kāi)采過(guò)程中深部規(guī)律的變化。第三，是否可以利用深地生命倉(cāng)和空間艙，在轉(zhuǎn)換艙中直接轉(zhuǎn)換，這樣不用出地面就可以在下面解決采、充填、發(fā)電、氣化等問(wèn)題。
　　對(duì)于如何解決這些問(wèn)題，鞠教授提出，運(yùn)用可視化技術(shù)，預(yù)先對(duì)深部資源開(kāi)采進(jìn)行透明推演，直觀顯示整個(gè)采礦過(guò)程中礦體破碎、應(yīng)力與能量轉(zhuǎn)移、災(zāi)害形式、位置、時(shí)間、量級(jí)，達(dá)到預(yù)判、預(yù)警、預(yù)解的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)智能化、無(wú)人化的開(kāi)采方案。對(duì)于地下儲(chǔ)油出氣壓力的研究，用高壓序列的方法，讓底層開(kāi)裂，使產(chǎn)氣產(chǎn)油量大幅度提高。還有進(jìn)行深地空間建設(shè)，比如構(gòu)建深地生態(tài)圈等等。
　　“我們提出了一些顛覆性的技術(shù)，包括深地肥料無(wú)害化處理、轉(zhuǎn)化利用及永久性處置技術(shù)，構(gòu)建地下生態(tài)城市。我們可以把地面設(shè)施通過(guò)地下空間開(kāi)發(fā)利用移到地下，這樣可以形成更好的宜居環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，從而打造更適合人居的環(huán)境。我們需要利用開(kāi)發(fā)深地，通過(guò)建地下儲(chǔ)油庫(kù)、糧倉(cāng)等等實(shí)現(xiàn)這個(gè)設(shè)想。”鞠楊表示。