1864年，法國作家儒勒·凡爾納在其所著的幻小說《地心游記》中，描寫了一個有著大海、蘑菇森林和遠(yuǎn)古巨獸的地下世界，表露了人類對地球深部奧秘的揣測想象與強(qiáng)烈好奇。根據(jù)學(xué)探測，地球深部蘊(yùn)藏著豐富的油氣和礦產(chǎn)，是支撐人類發(fā)展的重要資源庫。20世紀(jì)70年代起，發(fā)達(dá)國家開始對地球深部展開探測，并將其視為前沿技競爭的重要陣地。但是，地層深處遍布堅硬的巖石，還有高溫高壓的極端環(huán)境，讓入地比登天、下海更難。2008年，我國啟動“地球深部探測專項”，拉開了中國“入地計劃”的序幕。歷時十余年，相關(guān)研究已經(jīng)取得了一系列重大突破。未來，向地球深部進(jìn)軍將成為我國保障國家安全和可持續(xù)發(fā)展的一項戰(zhàn)略選擇。那么，地球深部到底蘊(yùn)藏著什么奧秘？

地球深處有“寶藏”

地球有著獨特的構(gòu)造和物質(zhì)分布，然而人類對它還知之甚少。一直以來，我們都試圖與地球“對話”，希望徹底解開這個有46億年歷史的藍(lán)色星球的奧秘。事實上，迄今為止，人類發(fā)展所需的資源都來自于地球。現(xiàn)有的學(xué)研究成果顯示，地下深度2公里以內(nèi)是地下水資源和人類可利用的空間;深度5000米到1萬米左右則是能源和資源空間，這里有豐富的油氣、礦產(chǎn)和地?zé)豳Y源，而1萬米左右也是目前人類技可以抵達(dá)的最深處;1萬米再往下則是地震、火山爆發(fā)等自然災(zāi)害發(fā)生的空間。對地球深部的探索，有益于進(jìn)一步解決人類發(fā)展的資源和能源需求，且從更長遠(yuǎn)看，如何預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害、應(yīng)對全球氣候變暖危機(jī)，也需要從塵封在地下的巖石中去尋找答案。

人類的發(fā)展強(qiáng)烈地依賴于我們對礦產(chǎn)資源和能源的利用。中華人民共和國成立初期，我國要快速地從一個農(nóng)業(yè)國家向一個工業(yè)化國家邁進(jìn)。可是那時候我們基本沒有石油，怎么辦？當(dāng)時在北京大街小巷，汽車頭頂上都帶一個大氣囊，燒的是煤氣。缺油成了當(dāng)時中國的“卡脖子”問題。但是中國學(xué)家通過長期的研究，提出了陸相生油理論，成功地發(fā)現(xiàn)了大慶油田等一系列油田。這些發(fā)現(xiàn)對我國的工業(yè)化建設(shè)起到了關(guān)鍵作用。

今天，信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、航天航空、軌道交通、新材料，都需要眾多的元素來支撐才能完成。從這個意義上來講，人類已經(jīng)進(jìn)入元素周期表的全元素利用時代。到21世紀(jì)中葉，我國要進(jìn)入中等發(fā)達(dá)國家行列，這就意味著需要更多的礦產(chǎn)資源來支撐我們的需求，而且會發(fā)生相當(dāng)大的變化。以新能源汽車為例，以前傳統(tǒng)汽車不需要的鋰、鈷、鎳、石墨等，恰是新能源汽車需要的關(guān)鍵礦產(chǎn)。5年前全球只有50多萬輛新能源汽車，可是今天數(shù)量已達(dá)幾百萬輛，10年之后有可能是幾千萬輛。這就意味著我們對這些新的礦產(chǎn)資源（有時候把它們稱為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源或者關(guān)鍵性元素）的需求會呈幾倍、幾十倍的增長。我們的能源和資源利用對外依存度太高，就處于一種危險狀態(tài)。但是有一個辦法，就是向地球深部要資源，因為我們所需要的資源可能在地下深部1萬米以內(nèi)都有分布。中國過去只是在500米以內(nèi)開采資源，國內(nèi)有一部分礦山到了1000米，但是國際上先進(jìn)水平已經(jīng)到了2000米到4000米。

向地球深部要資源，如果我們開采深度能夠達(dá)到地下2000米，那么我國的固體資源供給將能夠在現(xiàn)存基礎(chǔ)上再翻一番。最近我們在塔里木不斷地發(fā)現(xiàn)一些超深的大氣田，都是在地下9000米到1萬米之間發(fā)現(xiàn)的。這里面更重要的就是對于地?zé)岬睦?，如果把熱能置換出來用于發(fā)電，這就是零碳的能源，就可以取代現(xiàn)在的化石能源?，F(xiàn)在世界各國都在研發(fā)如何在地下開采熱能轉(zhuǎn)化成電能。

對地球深部的利用和使用，不僅僅包括我們剛才講的礦產(chǎn)資源和能源資源，也包括地下空間的利用。1991年，東京召開了一次地下空間利用大會，會后發(fā)表了《東京宣言》。這個《東京宣言》指出，19世紀(jì)是人類的橋梁世紀(jì)，20世紀(jì)是高層建筑世紀(jì)，21世紀(jì)人類將進(jìn)入到地下空間利用世紀(jì)。西方發(fā)達(dá)國家在大城市建設(shè)過程中，對地下空間利用已經(jīng)發(fā)展得非?？?。比如日本、新加坡已經(jīng)達(dá)到了200米，而我國一些主要城市的地下空間利用還不足50米。所以說，向深部要空間是我國城市發(fā)展和深地應(yīng)用的重要方向之一。

依靠前沿技與地球?qū)υ?/p>

“可上九天攬月，可下五洋捉鱉”一直是人類自古以來的夢想。然而，比起“上天”“下?！保叭氲亍敝脜s困難重重。地球深處堅硬的巖石和高溫高壓的極端環(huán)境，成為我們的巨大障礙。目前人類直接鉆探深度只有12公里，而地球半徑長達(dá)6000多公里，如果把地球比作一個雞蛋，我們的探測目前還僅僅停留在雞蛋殼上。為了了解地球深處的奧秘，許多國家的學(xué)家進(jìn)行了各種嘗試，并獲得了不少意想不到的發(fā)現(xiàn)。經(jīng)過10余年的艱苦努力和探索，我國深部探測在地質(zhì)學(xué)研究、深部資源勘察、自然災(zāi)害預(yù)測等方面也取得了重大進(jìn)展，技術(shù)水平進(jìn)入國際前列。

20世紀(jì)，美國率先發(fā)起了一個國際大學(xué)計劃，叫作大洋鉆探計劃。這個大洋鉆探計劃，為驗證大陸漂移和板塊學(xué)說立下了汗馬功勞，使人們意識到我們在實施大洋鉆探計劃的同時，可以實施大陸學(xué)鉆探計劃。1996年，中國與美國、德國3個國家共同發(fā)起了國際大陸學(xué)鉆探計劃。我們是大洋鉆探計劃的參與國，而到了大陸學(xué)鉆探計劃的時候，我們是發(fā)起國，這是一個很了不起的進(jìn)步。大陸學(xué)鉆探計劃實施以來，中國大陸一共實施了3個在大陸學(xué)鉆探計劃框架下的鉆探工程，一個是江蘇的東海鉆，一個是青海湖的環(huán)境深鉆，還有一個是松遼盆地的學(xué)鉆探。這些鉆探工程不僅取得了大量的學(xué)突破，也促進(jìn)了我國鉆探設(shè)備和技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。

松遼盆地大陸學(xué)鉆探工程由松一井、二井、三井共三井四孔組成，獲得連續(xù)完整的巖心8187米。其中松二井是我國松遼盆地大陸學(xué)鉆探工程的核心學(xué)井，完井深度達(dá)到7018米，成為亞洲國家最深的大陸學(xué)鉆井和國際大陸學(xué)鉆探計劃成立以來的最深鉆井，代表了中國的“入地”能力。學(xué)鉆探雖然表面上看是打一口井，實際卻是在考驗一個國家的綜合實力和技發(fā)展水平。松二井工程創(chuàng)造了深部鉆探技術(shù)4項世界紀(jì)錄，引領(lǐng)了全球白堊紀(jì)陸相古氣候研究，使我國在地球深部鉆探技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到國際領(lǐng)先水平。深地探測是利用地球物理手段來間接地探測深部地下的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和物質(zhì)組成。這個事情對我們特別重要，因為中國是大陸災(zāi)害發(fā)生最多的國家，全球大陸地震有1/3就發(fā)生在中國，有1/2死亡人數(shù)在中國。我們正計劃創(chuàng)建中國的大陸深部四維觀測系統(tǒng)，通過長期觀察手段對地球活動現(xiàn)象進(jìn)行觀測和研究，掌握災(zāi)害發(fā)生的深部過程和孕育機(jī)理，提高災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警的能力，向深部要安全。

中國在2008年啟動了地球深部探測專項，后來在2016年又啟動了深地資源勘察與開采的國家重點研發(fā)專項。通過這些項目的實施，使我國與國外的差距快速地拉近，使我們深部探測的整個技術(shù)系列，無論是在國產(chǎn)化、系統(tǒng)化，還是在工程方面，都可以跟發(fā)達(dá)國家相媲美。我們可以驕傲地說，具有完善的深部探測技術(shù)體系的國家，只有美國、加拿大、俄羅斯和中國這4個國家。

地心可能是我們永遠(yuǎn)想到又到不了的，那我們的地心之旅怎么完成呢？我們能不能把地心搬到實驗室來？1993年，“把地心搬到實驗室”取得重大進(jìn)展，我們可以模擬實驗核幔邊界的溫度。到了2010年，我們可以實驗出相當(dāng)于地心的溫壓，地心的壓力有多大？大約是363萬大氣壓，很難用數(shù)字來描述大氣壓力有多大。但是人們計算了一下，3只大象踩1個草莓，還不到1萬大氣壓。我們可以想象363萬大氣壓要能夠?qū)崿F(xiàn)出來，需要什么樣的技術(shù)、什么樣的裝備。非常令人驕傲的是，2010年首先進(jìn)入到地核這種溫壓條件的實驗，是由中國學(xué)家來完成的。

60年前，我們老一代學(xué)家對21世紀(jì)的夢想是要“上天”，要“入地”，要“下?！?。向地球深部進(jìn)軍是我們必須要解決的戰(zhàn)略技問題，而“十四五”規(guī)劃又專門提出來，要在深地、深海等前沿領(lǐng)域?qū)嵤┮慌哂星罢靶?、?zhàn)略性的國家重大技項目。這實際上吹響了中國學(xué)界向深地進(jìn)軍的集結(jié)號，我們要將入地夢融入到強(qiáng)國夢。

（本文轉(zhuǎn)載自《學(xué)習(xí)時報》。責(zé)編：楊思玄）

專家簡介

王成善，中國學(xué)院院士，著名地質(zhì)學(xué)家。他深入青藏高原30余年，從事地質(zhì)考和研究。他提出青藏高原從中部率先隆起的新論斷，受到國際地學(xué)界的廣泛關(guān)注，被列為“中國地理百年大發(fā)現(xiàn)”之一。作為較早關(guān)注全球氣候變暖的地質(zhì)學(xué)家，他主持的國際大陸鉆探項目“松遼盆地大陸學(xué)鉆探”成功獲取連續(xù)完整的8187米巖心，被譽(yù)為通往白堊紀(jì)的“金柱子”，為預(yù)測未來全球氣候變化提供了學(xué)依據(jù)。近年來，作為中方首席學(xué)家，他主導(dǎo)發(fā)起了“深時數(shù)字地球國際大學(xué)計劃”，旨在為國際地學(xué)界構(gòu)建數(shù)字化研基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)地球演化數(shù)據(jù)的全球整合和共享。FAEE0ABE-D6A0-4930-8710-FA03742674DE