「論文推薦」顛覆!謝和平團隊提出深地科學領域技術構想

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在地下6000 m以深，將不會有人下井，煤炭經過智能化設備採掘、分選、充填調控，以電力和天然氣的形式輸送至地表，人們在深地進行工作和生活，科學家在無宇宙射線、無陽光、無氧氣的深地實驗室進行科學研究……，這一切在未來皆有可能實現，你準備好了嗎?

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這是謝和平院士團隊在近期發表的《深地科學領域的若干顛覆性技術構想和研究方向》一文中描繪的場景。

中國中長期科技發展規劃提出「上天，入地，下海，登極」的科研八字方針，為中國重大科技發展指明了方向。

習近平主席在2016年5月30日的全國科技創新大會、兩院院士大會、中國科協第九次全國代表大會上舉例強調：

從理論上講，地球內部可利用的成礦空間分布從地表到地下10000 m，目前世界先進水平勘探開採深度已達2500~4000 m，而我國大多小於500 m，向地球深部進軍是我們必須解決的戰略科技問題。

目前人類的足跡已經踏上月球，「旅行者」1號太空探測器已經接近太陽系邊緣，哈勃太空望遠鏡看到了距離地球140億光年之遙的宇宙邊緣，深海潛水器已經抵達深達11km的海底。然而，目前我們對地球深部的認知是相當匱乏的，世界最深的科拉半島超深鑽孔僅13000米深，相對於地球而言僅觸及了一點點表皮。

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人類之所以要認識地球，必然是為了滿足一定的目的。面對廣闊無垠的大自然，人類的好奇心算一方面，但在馬斯洛金字塔裡，好奇心畢竟不是最底部的元素。免於飢餓和匱乏，對人類來說才是優先級更高的事情。所有這一切都必須建立在一個基本出發點上，即，我們必須源源不斷地從自然界獲取資源，才能維持生存，進而發展。

那麼你可曾想過，支撐我們生產生活的各類資源，都來自於哪兒呢?事實上，除了生物圈和淡水資源外，所有的生產生活質料，到頭來，都只能向巖石圈要。

工業所需的金屬材料，來自於巖石圈；建築業所需的石材水泥，來自於巖石圈；高新產業所需的稀土有色，來自於巖石圈；驅動機器和交通網絡的石化能源，來自於巖石圈……這還不夠。甚至我們日常使用的塑料、化纖等等製品——這些看上去跟無機世界沒多大關聯的東西，同樣來自於巖石圈。幾乎整個有機化工產業，都建立在幾種較簡單的有機質成分上，而有機質來自於哪兒?石油天然氣資源。

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謝和平院士團隊指出，向地球深部進軍，即透明地球的實現總體有3個層次的研究構想「結構透明是手段，行為規律透明是基礎，透明地球是目標「。結構透明強調以科學鑽探為主，在物理層面實現深地巖石圈可視化。行為規律透明強調探索不同深度的行為特徵規律差異、巖石力學特徵差異、微生物變異，以尋找深部與淺部的本質特徵差異。透明地球強調實現地下環境與空間資源有效利用，深地能源開發的可視化。

因此，深地行為規律研究是關鍵，鑽多深很重要，研究多深更重要，傳統的材料力學方法理論已經不再實用，必須突破現有巖石力學理論框架，開展深部環境，深部應力狀態下原位巖石力學研究。

針對國際最前沿的深地基礎科學問題，研究人員明確了深地科學研究的若干重要研究方向。包括：原位保真取芯技術，深地非常規巖石力學行為，深地結構與開採的透明推演理論，深地地震學與地球物理學，深地微生物學，深部資源開採與能源儲存，深地地下水賦存、運移及水質變化，地下空間生態、能量循環系統等。

來源：《工程科學與技術》

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信息提供：朱恩光編輯整理：劉暘

審核：畢永華

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