钻出白垩纪“金柱子”
7月8日,国家科学技术奖励大会在北京召开。“松辽盆地国际大陆科学钻探工程:创新与发现”荣获2025年度国家科学技术进步奖一等奖。
这是一项什么研究,解决了什么科学问题?科技日报记者采访了项目主要完成人——中国科学院院士、中国地质大学(北京)教授王成善团队。
近期,北半球遭遇历史性高温天气,气候变暖再度引起关注。
20多年前,王成善就意识到,气候变暖是人类面临的严峻挑战。在46亿年的演化历史中,地球经历了冰室气候、温室气候两种状态。现在处于冰室气候,最显著特征是高纬度地区覆有冰盖。“但冰室气候不是地球常态,温室气候才是。”王成善说。
地球上一次经历温室气候是白垩纪——恐龙生活的时代。这个时代有“三高”:高温、高二氧化碳浓度、高海平面。国际科学界普遍认为,白垩纪气候能为人类应对可能到来的温室气候提供参考。
白垩纪距今约1.45亿年至6600万年,这么久远的地球气候,人类如何知晓?
答案藏在岩石中。科学家根据岩石沉积物能反演地球古环境和古气候,而获取地球深部岩石最直接的手段就是钻探。为此,王成善决定,在中国松辽盆地实施科学钻探工程,获取完整的白垩纪岩石。
“松辽盆地国际大陆科学钻探工程”项目分三个阶段实施:松科一井,锁定白垩纪—古近纪生物大灭绝界线;松科二井,识别白垩纪大洋缺氧事件;松科三井,重点揭示白垩纪中期有机质分布规律。
2006年8月18日,随着项目开展,技术难题接踵而至。王成善回忆,打松科二井时,700多根钻杆连成7公里长的钻杆柱,重达200吨。这么一个庞然大物,下井时也像面条一样摇摇晃晃。
好在,王成善团队不是孤军作战。吉林大学团队研制出“地壳一号”万米钻机,并在松科二井完成“首战”,创下亚洲国家大陆科学钻井新纪录;中国地质调查局团队完成松科二井钻探工程,创下四项世界纪录;中国地质大学(武汉)团队研制出耐超高温(241℃)的水基泥浆体系,为松科二井成功完钻完井提供重要支撑……
在约26万平方公里的松辽盆地上,科研工作者们埋头苦干,一年又一年。松科一井钻探2485.89米,松科二井7018米,松科三井3600米,耗时16年,白垩纪地质“拼图”终于完成。2021年,项目组获得长达8186.96米的连续岩心,构建了全球首个陆相白垩纪地层“金柱子”。
“这不是一个人、一支队伍的胜利,而是一部协同创新的交响曲。”王成善说,“没有国家实力和我国科技总体水平跃升,就没有松辽盆地科学钻探的成功。”
白垩纪岩心找到了,新的接力开始了——标定岩心“年龄”,解读岩心奥秘。利用高精度物理测量和年代标定的全流程方法技术体系,中国地质大学(北京)团队把岩心的描述精度从米提升到了厘米,把连续时间标尺的精度从百万年提高到了万年,为全球开展白垩纪古气候研究提供了高精度时间标尺。
由于看得更清和更准,恐龙时代的气候状况逐渐被揭晓。得益于松辽盆地科学钻探工程,中国科学家对全球陆相白垩纪成果的贡献度提升了15%。国际地球科学界评价,松辽盆地科学钻探是全世界的“灯塔工程”。
在河北燕郊的中国地质调查局自然资源实物地质资料中心,8000多米的岩心被精心分类、悉心保存、认真标定,其承载的厚重历史,等待着被发现和讲述。
苏联的钻机曾钻探到地下约1.2万米,这是人类迄今钻探最深处。但这个数字不及地球平均半径的0.19%。王成善说,人类“入地”的探索,大幕才刚刚开启。
向地球深部进军,王成善期待看到更多年轻的身影、先进的装备,以及了不起的协作创新。







