地球科学学院朱光有教授等在《Communications Earth & Environment》发表论文

新闻网讯 近日，我校地球科学学院朱光有教授、黄海平教授在Nature旗下期刊《Communications Earth & Environment》发表题为“Ultradeep drilling beyond 10km revealing new insights into Earth systems and resources”的文章，系统总结了全球万米级超深钻探的科学发现与技术挑战。

长期以来，人类对深部地壳的认识多依赖地球物理模型的间接推测，而万米深钻带来的直接取样与原位探测结果，正不断刷新传统科学认知。从早期的科拉超深钻孔（SG-3）到德国的KTB项目，科学家已初步揭示，深部地壳并非过去所认为的“密封”且“静止”的岩石块体，而是一个充满活跃流体、显著热流和持续化学反应的动态系统。该研究进一步证实，即使在万米之下，深部地壳仍保持良好的渗透性。蛇纹石化、碳酸化等流体—岩石反应可产生超过300兆帕的结晶压力，这种强大的机械反馈足以在地质尺度上破碎坚硬岩石，为深部流体循环持续“开路”。

在能源资源领域，万米深钻正深刻重塑全球勘探格局。传统石油地质理论曾认为，受高温高压限制，液态石油的保存深度上限约为8公里。然而，我国在新疆塔里木盆地完钻的深地塔科1井与准噶尔盆地完钻的X-1井等重大钻探实践表明，烃源岩和有效的储盖组合在万米深处仍具备良好的生烃、储集与封盖能力。其中，深地塔科1井更是实现了全球首次在万米之下获得商业级天然气流的壮举。文章深入剖析了深部石油系统向干气系统演化的地球化学路径，指出在矿物催化与高温高压共同作用下，甲烷等烃类分子的热稳定性远超以往预期，为全球超深层油气资源潜力开拓了广阔的新空间。除传统油气外，万米深地也逐渐成为绿色能源与战略性矿产的前沿阵地。文章指出，超深钻孔中频繁检出的天然氢气，为零碳能源开发提供了全新思路。深部氢气主要来源于超基性岩的蛇纹石化、水的放射性裂解及过成熟有机质的热转化，其分布受深大断裂控制。同时，万米深钻还揭示，深部地温梯度并非线性变化，实测热流值普遍比浅层预测高出30%至130%。这一发现不仅修正了地壳强度的流变学模型，也为开发万米级干热岩地热能提供了关键的数据支撑。

文章最后强调，钻探万米深井既是工程技术的巅峰挑战，更是推动地球科学变革的战略支点。当前，200至250摄氏度以上的超高温、140兆帕以上的超高压以及强化学侵蚀环境，对钻具和电子元件构成严峻考验。随着人工智能驱动的监控系统与高性能耐高温材料的逐步应用，万米深地正从“不可及”变为“可观测、可实验”的永久实验室，为人类认识地球深部奥秘开辟出全新路径。

（审核 秦良斌 江山 编辑 杨云锋）