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　　9月24日下午4時，2016中國國際礦業(yè)大會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)新是非常重要的時間點(diǎn)，是我國‘十三五’國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃第一個開局之年，中國科技界發(fā)生了很多大事情。習(xí)近平總書記在今年5月30日召開的全國科技創(chuàng)新大會上，對全面創(chuàng)新工作進(jìn)行了總體部署，對我們‘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)略問題，吹響了向深地進(jìn)軍的號角。”論壇主持人、國土資源部科技與國際合作司副司長高平的一席話，給關(guān)注深地探測與開發(fā)的專家學(xué)者和業(yè)內(nèi)外帶來了極大的信心。
　　高平在致詞中表示：“今天請到了4位報告嘉賓圍繞深地科學(xué)問題，圍繞深地資源的勘測，也圍繞著深地資源怎么樣獲取，給大家作精彩的報告。我們老說‘上天入地下海’，現(xiàn)在可以說，上天中航天界捷報頻傳，下海中也有科學(xué)院組織的深海探測。比起上天下海來說，入地最難。腳下的地球?qū)θ祟悂碚f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，深地也要掀開新的一頁，同時使地質(zhì)大國走向國際地質(zhì)大國前列的重要開端。”
　　開啟中國入地夢
　　“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？我們對腳下大陸結(jié)構(gòu)物質(zhì)組成中還有很多未知的東西。”來自中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)研究所的呂慶田研究員，日前被任命為中國地質(zhì)科學(xué)院深地探測中心常務(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)項目，是國家萬人計劃專家，是深地探測國家級重大項目中的核心成員。
　　呂慶田研究員首先對國際地球深部探測進(jìn)行了分析：20世紀(jì)70年代，美國開始了COCORP計劃，開創(chuàng)了地球深部研究的先河，他們用反射地震技術(shù)對大陸地殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)探測。北美、加拿大、俄羅斯、德國、英國等相繼啟動大規(guī)模地球探測計劃。20世紀(jì)90年代，中美德合作的計劃。這個世紀(jì)初，我們國家啟動地球探測計劃。加拿大的LITHOPROBE計劃以及澳大利亞MT探測計劃，都是和能源探測結(jié)合在一起。美國的COCORP計劃，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，這是開創(chuàng)性認(rèn)識。加拿大的探測增加了人們對大陸地殼本身結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成和演化過程中的認(rèn)識。
　　“從全球來看，各國正在進(jìn)行不同層次的探討，希望通過探測建立對地球深部的結(jié)構(gòu)模型、物質(zhì)模型，以及通過長期監(jiān)測地球狀態(tài)增強(qiáng)人類對地球深部的認(rèn)知。”呂慶田說。
　　“中國從2008年開始實(shí)施Sinoprbe計劃，通過幾年的工作開展，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)的角度來看，過去人們對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)。另外一個顛覆性的發(fā)現(xiàn)是，四川盆地過去一直認(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，這個反射被解釋為當(dāng)時揚(yáng)子克拉通西北緣新元古代俯沖的遺跡，這個重要發(fā)現(xiàn)解釋了揚(yáng)子克拉通演化的過程。另外，華南大部分地區(qū)過去認(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，顛覆了我們對華南整個演化過程的認(rèn)識。在長江中下游成礦帶，發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)烈的相互作用，過去認(rèn)為鱷魚嘴構(gòu)造只是在板塊邊緣，當(dāng)兩個板塊碰撞一起會出現(xiàn)。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)塊體之間存在強(qiáng)力擠壓作用，長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。“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米時發(fā)現(xiàn)了很多高品位的礦段，擴(kuò)大了我們對深部成礦的認(rèn)識。
　　“我們國家也開展了一些深部探測的國際合作，與10多個國家建立了各種聯(lián)系，同時參加了AGU、EGU各種會議。地球深部探測確實(shí)事關(guān)每個人，事關(guān)經(jīng)濟(jì)、社會、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’開始，我國啟動了‘深地資源勘查開采’研發(fā)計劃，我們也啟動了‘深地調(diào)查工程’，組織發(fā)起國際大科學(xué)計劃，正在積極申報國家的重大科技專項。” 呂慶田說。入地大幕剛剛拉開，我國向深地進(jìn)軍即將全面啟動。
　　“我們每向前走一步，科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一步，就會發(fā)現(xiàn)我們有很多未知。面向‘十三五’,我們還會涌現(xiàn)很多深地探測高科技的進(jìn)展，還會創(chuàng)造很多人類探測技術(shù)的新手段。”高平副司長給予了精彩的點(diǎn)評。
　　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，在深部鉆探方面有很多業(yè)界的積累，特別是對于復(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‘中國第一深’大慶松科二井萬米鉆機(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，世界上超過萬米的鉆孔井有一口，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，代表一個國家的綜合實(shí)力和科技水平。”孫友宏教授對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)在遇到的問題就是鉆頭、鉆桿等。今天在展會上看到很多鉆頭，無外乎分為軟-中硬底層，中硬、硬巖層以及硬-堅硬打華巖層。但是，深部比淺部復(fù)雜程度高，深孔硬、脆、碎層很多。目前我們國家鉆頭一般平均壽命50米左右，相對國外來說有一定的差距。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，比如石墨硒技術(shù)、仿生技術(shù)、3D打印技術(shù)等。
　　對于未來的發(fā)展，孫教授提出了幾個設(shè)想：第一，發(fā)展不取芯隨鉆測量技術(shù)。取芯是地質(zhì)勘探中非常重要的工具。最早是提鉆，鉆桿倒出來很慢，后來發(fā)展除伸縮繩索取芯，后來是反循環(huán)取芯，到隨鉆測量。我思考能不能連芯都不取，隨鉆就出來了。第二，發(fā)展無鉆桿鉆進(jìn)系統(tǒng)?，F(xiàn)在在勘探的時候，我們離不開鉆桿。石油行業(yè)用的就是連續(xù)管，應(yīng)該把這個技術(shù)引進(jìn)，這樣效率能大幅提升。南極科鉆就是用這個技術(shù)。我在思考以后能不能什么都不用，利用核動力就把下面信號提上來，這是未來的夢想和設(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、液壓傳動、極點(diǎn)液集成自動化，向自動化操作鉆井參數(shù)智能化控制鉆機(jī)方向發(fā)展。
　　給地球做一個透明拉鏈
　　“資源在那么深的地方怎么拿出來，成本有多高，下面有請中國礦業(yè)大學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任鞠楊教授。鞠楊教授是長江學(xué)者計劃特聘教授，國家百千萬人才和有突出貢獻(xiàn)中青年專家，享受國務(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發(fā)出來。”在論壇進(jìn)行到17時10分的時候，高平副司長請上最后一位演講嘉賓。
　　“前面幾位專家講了深地資源的探測，那么怎樣把資源開采出來，采的過程中面臨哪些挑戰(zhàn)和棘手的問題。我們圍繞這個問題做了很多思考。”
　　鞠楊教授介紹，第一，向地球深部進(jìn)軍我們有三個思考：開采時面臨很多問題，怎么把深地結(jié)構(gòu)看清楚，相當(dāng)于給地球做一個拉鏈，把拉鏈拉開。另外，開采過程會引起地緣結(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)識和規(guī)律可能會發(fā)生變化。對于這種情況，我們可以通過建立深地實(shí)驗(yàn)室做相應(yīng)的研究，弄清楚開采過程中深部規(guī)律的變化。第三，是否可以利用深地生命倉和空間艙，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、氣化等問題。
　　對于如何解決這些問題，鞠教授提出，運(yùn)用可視化技術(shù)，預(yù)先對深部資源開采進(jìn)行透明推演，直觀顯示整個采礦過程中礦體破碎、應(yīng)力與能量轉(zhuǎn)移、災(zāi)害形式、位置、時間、量級，達(dá)到預(yù)判、預(yù)警、預(yù)解的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)智能化、無人化的開采方案。對于地下儲油出氣壓力的研究，用高壓序列的方法，讓底層開裂，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)施通過地下空間開發(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。我們需要利用開發(fā)深地，通過建地下儲油庫、糧倉等等實(shí)現(xiàn)這個設(shè)想。”鞠楊表示。