2008年，作为地壳探测工程的培育性启动计划，“深部探测技术与实验研究专项”（SinoProbe）开始实施，部署了全国“两网、两区、四带、多点”探测实验等多项任务。2011年，入地计划进展顺利，取得一系列重大突破与重要成果，探测技术方法与装备体系渐趋完善，为全面实施我国地壳探测工程奠定了坚实基础，深部探测专项开启了地学新时代。
向地球深部进军
“入地”与“上天”“下海”一样，是人类探索自然、认识自然和利用自然的一大壮举，关乎人类生存、地球管理与可持续发展。越来越多的证据表明，我们在地球表层看到的现象，根在深部，缺少对深部的了解，就无法理解地球系统。越是大范围、长尺度，越是如此。深部物质与能量交换的地球动力学过程，引起了地球表面的地貌变化、剥蚀和沉积作用，以及地震、滑坡等自然灾害，控制了化石能源等自然资源的分布，是理解成山、成盆、成岩、成矿、成藏和成灾等过程成因的核心。
20世纪90年代初，由德国牵头，在国际地学界的支持下，28个国家的250位专家出席，共同讨论了“国际大陆科学钻探计划”。1996年2月26日，中、德、美三国签署备忘录，成为发起国，正式启动“国际大陆科学钻探计划”。
2006年，《国务院关于加强地质工作的决定》下发实施，明确将地壳探测列为国家目标和意志，之后，在2008年据此启动实施了“深部探测技术与实验研究专项”，成为中国深地探测具有标志性意义的里程碑。
在2016年召开的全国科技大会上，习近平总书记提出“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”，把地质科技创新提升到关系国家科技发展大局的战略高度。组织和实施地球深部探测重大科技项目是落实国家战略科技、拓展发展空间、提升地球认知、解决我国能源资源短缺和自然灾害预测等问题的重要途径。
截至2018年5月26日，“松科”2井顺利完井，“地壳一号”万米钻机完钻井深7018米，刷新了我国大陆科学钻探的纪录，成为我国最深的科学钻井，这也是全球第一口钻穿白垩纪陆相地层的大陆科学钻探井，标志着我国在“向地球深部进军”的道路上又迈出了坚实的一步。
▲三维地球示意图
前赴后继 实现赶超
虽然我国的深地探测起步较晚，但却在短短数年间取得了超越之前数十年的成绩，从“跟跑”进入“并跑”阶段，部分领域达到“领跑”水平。这些成绩的取得，源自我国深地探测科研团队前赴后继的科研攻关和忘我付出。我国著名地球物理学家黄大年，就是他们中的杰出代表。
黄大年，这位在大学毕业时的同学赠言中写下“振兴中华，乃我辈之责”的科技工作者，于2009年响应国家“千人计划”的召唤，毅然放弃在国外已有的科技成就和舒适生活，回到祖国。他在给吉林大学地球探测科学与技术学院领导的邮件中写道：“多数人选择落叶归根，但是高端科技人才在果实累累的时候回来更能发挥价值。现在正是国家最需要我们的时候，我们这批人应该带着经验、技术、想法和追求回来。”
▲黄大年给同学的毕业赠言
回国后的黄大年被选为“深部探测技术与实验研究专项”第九项目—“深部探测关键仪器装备研制与实验项目”的负责人。他带领团队夜以继日地开展工作，为了保证工作时间，他几乎每次出差都是乘最早的航班出发，乘最晚的航班返回，正餐也常常以一两根玉米代替。
在黄大年团队的努力下，我国在万米深度科学钻探钻机、大功率地面电磁探测、固定翼无人机航磁探测、无缆自定位地震探测等多项关键技术方面进步显著，快速移动平台探测技术装备研发攻克“瓶颈”，成功突破了国外对中国的技术封锁。
2017年1月8日，年仅58岁的黄大年因病逝世。习近平总书记对黄大年的先进事迹做出重要指示：
黄大年同志秉持科技报国理想，把为祖国富强、民族振兴、人民幸福贡献力量作为毕生追求，为我国教育科研事业作出了突出贡献，他的先进事迹感人肺腑。
我们要以黄大年同志为榜样，学习他心有大我、至诚报国的爱国情怀，学习他教书育人、敢为人先的敬业精神，学习他淡泊名利、甘于奉献的高尚情操，把爱国之情、报国之志融入祖国改革发展的伟大事业之中、融入人民创造历史的伟大奋斗之中，从自己做起，从本职岗位做起，为实现“两个一百年”奋斗目标、实现中华民族伟大复兴的中国梦贡献智慧和力量。
深部探测叩启“地球之门”
深地震反射与天然地震层析成像技术是深部探测的两项关键技术。通过研究地震波在地球内部的传播，可以了解地球内部的壳幔结构和波速结构，深入认识地球。近垂直深地震反射探测技术被国际地学界公认为研究大陆基底、解决深部地质问题和探测岩石圈精细结构的有效技术手段，号称“深部探测的技术先锋”，具有探测深度大、分辨率高和准确可靠等特点，是大陆动力学和深部地壳精细结构研究的主要手段。被动源天然地震层析成像技术是地球深部构造研究中的一项重要研究方法，被称为“窥探地球深部的窗口”。反射折射联合层析成像，是一种能提供高精度高分辨率的三维定量速度成像方法，已成为深部探测与资源勘查的得力助手。
▲深地震反射基本原理示意图
科学钻探是获取地球深部物质、了解地球内部信息最直接、有效、可靠的方法，是地球科学发展不可缺少的重要支撑，也是解决人类社会发展面临的资源、能源、环境等重大问题的重要技术手段。
2001年，中国大陆科学钻探工程第一口井在江苏省连云港市东海县开钻，2005年钻探结束，共钻进5158米，取芯钻进1074个回次，岩芯采取率85.7％，其中获取的最长岩芯为4.67米。随后，我国在这口钻井的基础上建立了深井地球物理长期观测站，为监测我国东部郯城—庐江断裂带及邻区地壳活动性和动力学状态积累系统的科学资料。此后，我国又开展了青海湖环境科学钻探、松辽盆地白垩纪科学钻探、柴达木盐湖环境资源科学钻探等，总共钻进约35000米进尺。
2007年10月，中国白垩纪大陆科学钻探工程—“松科”1井的钻探工作在我国松辽盆地北部完成。2014年4月，“松科”2井正式开钻，设计深度为6400米，预计获取4500米的关键岩芯。我国自主研发的深部探测关键仪器装备—“地壳一号”万米大陆科学钻探钻机，具有数字化控制、自动化操作、变流变频无级调速、大功率绞车、高速大扭矩液压顶驱、五级固控系统等突出特点，为开展超深科学钻探做好了装备准备。截至目前，“地壳一号”已在大庆实施“松科”2井科学钻探工程（7018米），成为世界上正在实施的最深取芯科学钻。“松科”1井和“松科”2井，可以有效探索深部能源资源和探究距今 0.65亿～1.45亿年间的地球温室气候变化，也是目前为止国际上最长而且连续的一条白垩系陆相沉积记录。
▲“地壳一号”万米钻机整机系统
“深部探测技术与实验研究专项”已获取的海量高质量地球深部多参数数据，为揭示深部结构和组成提供了崭新的资料证据，且数据实现共享。例如，专项建立全国地球化学基准网，首次获得全国78种地壳元素分布情况，制作出“化学地球”图件。在国家紧缺资源、灾害以及地质科学研究的关键部位实施了12口科学钻探孔，累计完成科学钻探进尺23905.44米，获得了宝贵的深部样品和实物资料。
▲工作人员在钻井平台检查井口
“深部探测技术与实验研究专项”取得的一批重要地质发现，将改变传统的地质认识和学术模型。这些新的发现和成果资料为我们重新认识和理解中国大地构造和重大基础地质问题、探讨地球深部结构与深部过程提供了宝贵的证据。
深部探测技术与实验研究发现了一批具有战略意义的重大找矿线索，为实现找矿战略行动计划提供了有力支撑。例如，专项在松辽白垩纪盆地之下发现残存的古沉积盆地，为大庆之下找隐伏深部油气藏提供了战略依据。探测发现我国西藏、北方巨型稀土元素聚集区，具有超大型矿床潜力。
“深部探测技术与实验研究专项”成功研究与实验的一系列技术方法，极大地加快了我国深部探测的进度，使我国跻身于世界深部探测大国行列。但是，地球深部探测研究任重而道远，目前的成绩只是阶段性胜利。下一步我国将加快向地球深部进军的步伐，在“深地资源勘查开采”重点专项和“深地颠覆性先导技术研究计划”的基础上，启动实施深地领域面向2030年的科技创新重大项目。我国地学家将继续面向国家能源资源和环境保护的重大需求，叩启“地球之门”，揭示大陆地壳的深部奥秘，开拓利用好深部能源资源与国土空间，实现地质调查与科学认知由浅表走向深部，提升能源资源保障与安全利用程度。
（图文/中国地质科学院 董树文 李廷栋 高锐）
