近日,yl7703永利集团朱光有教授和黄海平教授在Nature旗下期刊《Communications Earth & Environment》发表了题为“Ultradeep drilling beyond 10km revealing new insights into Earth systems and resources”的文章,文章共20页,图件7幅。该研究系统总结了全球万米级超深钻探的科学发现与技术挑战,特别是以中国新疆塔里木盆地的深地塔科1井(完钻深度10910m)和准噶尔盆地的X-1(完钻深度11156m)井为代表的重大进展,为人类深入了解地球内部奥秘、保障国家能源安全开辟了全新的理论空间。
长期以来,人类对深部地壳的认知多依赖于地球物理模型的推测。然而,万米深钻的直接取样与原位探测结果不断颠覆着传统科学认知。早期的科拉超深钻孔(SG-3)和德国KTB项目已初步揭示,深部地壳并非此前认为的“密封”且“静止”的岩石块体,而是充满了活跃流体、显著热流和持续化学反应的动态系统。该文章进一步论证,深部地壳的渗透性在万米之下依然得以维持。研究发现,蛇纹石化、碳酸化等流体-岩石反应能产生超过300MPa的结晶压力,这种强大的机械反馈足以在地质尺度上粉碎坚硬岩石,维持深部流体的循环通道。
在能源资源领域,万米深钻正重塑全球勘探格局。传统石油地质理论认为,受高温高压限制,液态石油的保存深度上限通常在8km左右。但中国在塔里木盆地和准噶尔盆地的最新钻探实践证明,烃源岩和有效的储盖组合在万米深部仍具备良好的生烃、储集与封盖效能,SDTK-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。文章详细阐述了深部石油系统向干气系统演化的地球化学路径,指出在矿物催化和高温压的共同作用下,甲烷等烃类分子的热稳定性远超此前预期,这极大拓展了全球超深层油气的资源潜力。
除了传统油气,万米深地也成为了绿色能源与战略性矿产的新领域。文章指出,超深钻孔中频繁检测到的天然氢气为零碳能源开发提供了新思路。深部氢气主要源于超基性岩的蛇纹石化、水的放射性裂解以及过成熟有机质的热转化,其分布往往受深大断裂控制。同时,万米深钻还揭示了深部地温梯度并非线性的,深部实际测得的热流值普遍高出浅层预测的30%-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直接的数据依据。
文章最后强调,钻探万米深井不仅是工程技术的巅峰对垒,更是引领地球科学革命的战略支点。尽管目前面临着200-250 °C以上超高温、140MPa以上超高压以及化学侵蚀环境对钻具和电子元件的严苛挑战,但随着人工智能驱动的监控系统和高性能耐高温材料的应用,万米深地正从“不可及”变为“可观测、可实验”的永久实验室。朱光有教授提出的“极限勘探深度”概念,正引领地学界加快探索地球内部的边界空间,为保障战略资源供应与理解行星动力学演化贡献中国智慧。
论文链接:https://www.nature.com/articles/s43247-026-03246-z
