不僅上天，還要入地！來自地球深部的期待你了解多少？

上天、下海、入地，是人類探索自然的三大壯舉。如今的深空、深海、深地，已經(jīng)是全人類大力推行的重大科學(xué)話題，而且已成為家喻戶曉、街談巷議的內(nèi)容。尤其是深空，隨著火星探測(cè)計(jì)劃公布、“神舟”系列飛船不斷成功飛天，各種信息、圖片鋪天蓋地蜂擁而至，上至九旬老人，下至三歲幼童，都愿意把深空作為感興趣的談資。深海領(lǐng)域也不甘寂寞，無論是蛟龍?zhí)栠€是奮斗號(hào)，中國(guó)載人潛水深度達(dá)到萬米的成功，在中國(guó)向海洋進(jìn)軍的道路上，吸引了來自五湖四海的熱切目光。唯一被冷落的可能就是深地，或許是因?yàn)槠鋸?fù)雜性，當(dāng)被問及深地的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，大多數(shù)人都是一知半解。

從地球認(rèn)知的角度，地表以下的部分都可以叫深地，但在不同領(lǐng)域深地的含義是有區(qū)別的。從人類生活的空間來講，地表以下500米就已經(jīng)算是深地；從固體礦產(chǎn)資源的角度來看，地表以下1000米至5000米就可以算作深地；而在石油天然氣開采方面，深地大約在地表以下8000米至地下萬米；地球物理科學(xué)談?wù)摰纳畹厣婕胺秶鼜V，從地表以下5000米到地心都可以算作深地。地球深部蘊(yùn)藏了絕大部分的資源和能源，是維系萬物生存的物質(zhì)和能量基礎(chǔ)。深地探測(cè)任務(wù)又被稱為地球深部探測(cè)，科學(xué)家總結(jié)出八大研究方向，在這里和大家分享其中的三個(gè)：一是人類生活空間的拓展；二是固體礦產(chǎn)的開發(fā)利用；三是石油與天然氣的勘探和開發(fā)。

人類生活空間的拓展

地下空間的開發(fā)利用是世界性的前沿課題，全世界都在研究。目前國(guó)際上地下空間利用率大概是30%，而我國(guó)僅有17%，可見地下空間的利用潛力巨大，同時(shí)也任重道遠(yuǎn)。據(jù)科學(xué)家預(yù)測(cè)，到2150年全球人口預(yù)計(jì)將達(dá)到150億，現(xiàn)有耕地達(dá)到供養(yǎng)極限。屆時(shí)地球人有兩個(gè)選擇，到地球以外的星球或者到地球里面的地下空間。地下空間從本身來說是最安全最可靠的去處。一個(gè)城市的總面積不只是地面面積，把地面面積乘以開發(fā)深度的40%才是一個(gè)城市總的利用空間。早在1991年，城市地下空間國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議通過的《東京宣言》就強(qiáng)調(diào)“21世紀(jì)是人類開發(fā)利用地下空間的世紀(jì)”，預(yù)測(cè)將有1/3的人會(huì)在地下空間開發(fā)利用和居住。

科學(xué)家預(yù)測(cè)未來人類活動(dòng)可到達(dá)的地下空間分為五個(gè)層次：地下0～50米是地下軌道交通、管網(wǎng)系統(tǒng)及避難設(shè)施；地下50～100米是地下家居城市；地下100～500米是地下農(nóng)業(yè)、地下醫(yī)學(xué)與地下生態(tài)圈以及戰(zhàn)略資源儲(chǔ)備；地下500～2000米是地下能源循環(huán)帶、地下抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣發(fā)電站、地下熱能等調(diào)儲(chǔ)利用；地下2000米以深是深地科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、深地固態(tài)資源液態(tài)化開采。主動(dòng)式開發(fā)人類深地生活空間要做到科學(xué)化、綜合化、生態(tài)化、深層化。要統(tǒng)一布局，科學(xué)合理規(guī)劃地面地下一體化，建設(shè)生態(tài)地下城市。開展特殊地下空間探測(cè)與利用（500～2000米），研發(fā)地下空間探測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)，建立探測(cè)、評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)一體化技術(shù)方法體系、標(biāo)準(zhǔn)與安全管理體系，通過示范工程，引領(lǐng)和培育地下空間開發(fā)利用將是新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。深地生活不再是科幻，將成為人類未來生活的一部分。

深部礦產(chǎn)資源探測(cè)

隨著淺表層可開采資源逐漸減少和枯竭，向深地資源進(jìn)軍已成為全球很多國(guó)家的必然戰(zhàn)略，深地資源開發(fā)利用是我國(guó)資源保障的重要組成部分。開展地球深部探測(cè)，既是解決地學(xué)重大基礎(chǔ)理論問題的需要，更是國(guó)家保證能源資源安全、擴(kuò)展經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展空間的重大需求。從理論上講，地球內(nèi)部可利用的成礦空間分布從地表到地下1萬米，目前世界先進(jìn)水平勘探開采深度已達(dá)2500米至4000米，而我國(guó)大多小于500米，向地球深部進(jìn)軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題。

近期科學(xué)研究表明，地球固態(tài)礦產(chǎn)資源埋深可超過4萬米。我國(guó)已探明的主要固體資源近70%分布在2000米以下，金屬礦產(chǎn)中的鐵礦、銅礦、鋁土礦等資源的70%也都在埋深2000米以下。有學(xué)者研究認(rèn)為，如果我國(guó)固體礦產(chǎn)勘探深度達(dá)到2000米，探明的資源儲(chǔ)量可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)上翻一番。今后將有一大批礦山進(jìn)入深部開采階段，深部開采問題已無法回避。目前，我國(guó)人類井開采深度主要在500～1000米，如果實(shí)施深地探測(cè)戰(zhàn)略，必須突出戰(zhàn)略科技定位。要緊盯世界科技前沿，全面梳理國(guó)內(nèi)外深地探測(cè)研究成果和趨勢(shì)；要加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，形成一批高水平的理論創(chuàng)新成果；加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)和裝備研發(fā)，提高深部探測(cè)能力，有效拓展第二找礦空間和地下發(fā)展空間，為人類認(rèn)識(shí)和利用地球提供“中國(guó)范本”。

深部油氣勘探與開采

我國(guó)深層、超深層油氣資源達(dá)671億噸油當(dāng)量，占全國(guó)油氣資源總量的34%，深層、超深層已經(jīng)成為我國(guó)油氣重大發(fā)現(xiàn)的主陣地。深層油氣勘探與開采關(guān)鍵技術(shù)包括：（1）深部油氣資源評(píng)價(jià)與開發(fā)，包括深層頁巖油、頁巖氣資源潛力、富集區(qū)評(píng)價(jià)及開發(fā)；（2）超深層油氣成藏條件、資源潛力與有利區(qū)評(píng)價(jià)；（3）大型含油氣盆地基底結(jié)構(gòu)探測(cè)、盆地演化及對(duì)油氣富集的控制作用；（4）萬米鉆探關(guān)鍵技術(shù)。

近年來，世界新增油氣儲(chǔ)量60%來自深部地層，勘探潛力巨大。以塔里木盆地為例，僅埋深在6000米至10000米的石油和天然氣資源就分別占其總量的83.2%和63.9%，超深層油氣資源總量占全球的19%。塔里木盆地順北油氣田，鉆探垂直深度超過8000米的油氣井達(dá)41口，已落實(shí)4個(gè)億噸級(jí)油氣區(qū)，油藏具有超深、高溫、高壓等特點(diǎn)，儲(chǔ)集層平均埋藏深度超過7300米，定向井最大深度達(dá)到9300米，刷新亞洲最深紀(jì)錄。該區(qū)域是世界陸上最深的商業(yè)開發(fā)油氣田之一。這一全球埋藏最深的油氣田被成功勘探開發(fā)，對(duì)我國(guó)深地礦產(chǎn)資源的勘探具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

四川盆地深層天然氣項(xiàng)目包括深層海相碳酸鹽巖常規(guī)天然氣和深層頁巖氣兩個(gè)領(lǐng)域。深層海相碳酸鹽巖常規(guī)天然氣主要包括普光氣田、元壩氣田、川西氣田，普光氣田目前有深度超過6000米的井40口，元壩氣田有深度超過7000米的井57口，川西氣田有深度超過6000米的井18口。四川盆地深層頁巖氣資源量6.3萬億立方米，是頁巖氣未來增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要領(lǐng)域，該區(qū)域投入商業(yè)開發(fā)的頁巖氣埋藏深度是目前我國(guó)乃至世界之最。

就含油氣盆地資源的開發(fā)利用而言，中國(guó)東西部的深層標(biāo)準(zhǔn)也不是完全一樣的。比如，在渤海灣盆地2011年完鉆的新港1井深6716米，在松遼盆地2014年完鉆的松科2井深7018米，在鄂爾多斯盆地2018年完鉆的荔參1井深6535米。這些深井及超深井都為所在盆地的油氣資源勘探與開發(fā)提供了豐富的第一手資料。2022年10月19日最新消息報(bào)道，在海南島東南部海域瓊東南盆地再獲勘探重大突破，發(fā)現(xiàn)我國(guó)首個(gè)深水(水深超過1500米)、深層(井深超過5000米)大氣田寶島21-1，探明地質(zhì)儲(chǔ)量超過500億立方米，是加快深海深地探測(cè)取得的有力進(jìn)展。盡管不同含油氣盆地的深層、超深層不完全相同，但向萬米深度邁進(jìn)已經(jīng)是指日可待的目標(biāo)。

結(jié)語

上天不易，下海不易，入地更不易。深地探測(cè)還有賴于各項(xiàng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，的確任重道遠(yuǎn)。學(xué)界普遍認(rèn)為，19世紀(jì)是橋的世紀(jì)，20世紀(jì)是高層建筑的世紀(jì)，21世紀(jì)則是開發(fā)利用地下空間的世紀(jì)。地球深部蘊(yùn)藏著無盡的寶藏、無窮的奧秘，地球深部——深地期待著人類去探索、去發(fā)現(xiàn)、去開發(fā)、去旅居。

作者：中國(guó)石油大學(xué)（北京）鄭秀娟