重回恐龙时代 探寻气候密码

　　近年来，全球极端天气频发；气候变暖趋势持续演进，冰川消融加速，2025年为有观测记录以来第二强消融年；今夏以来，欧洲、美国、南亚等多地出现罕见热浪高温；我国今年夏秋或将发生强厄尔尼诺甚至超强厄尔尼诺事件……越来越多的人关注，地球是否会越来越热？人类又将何去何从？

　　面对这一共同追问，中国科学院院士、中国地质大学（北京）教授王成善团队向地球深部进军，重回白垩纪时期，为人类应对气候挑战寻找答案。

　　早在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。2005年，王成善及其团队已前瞻性地开启了“松辽盆地国际大陆科学钻探工程”。

　　7月8日，国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会在北京召开，“松辽盆地国际大陆科学钻探工程：创新与发现”获得2025年度国家科学技术进步奖一等奖。

王成善院士团队及相关人员合影。王启祥/摄

　　钻探松辽盆地，重回白垩纪

　　为什么是白垩纪时期？为什么选择松辽盆地？

　　王成善表示，在地球46亿年的演化历史中，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。”

　　地球上一次经历典型温室气候，正是距今约1.45亿年至6600万年的白垩纪时期，即恐龙生活的时代。这个时代有着“三高”特征：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。

　　如此远古的地球气候，人类又该如何探知呢？

　　答案就埋藏在地球深部。26万平方公里的松辽盆地，留存了白垩纪最完整的陆地古环境记录。以科学钻探进入盆地深部，是获取这些信息最直接、最有效、最可靠的方法。

　　白垩纪时期跨越了约8000万年的地球演化史，在地下岩层，每一米代表了1万年的沉积历史。未来地球会变暖到什么程度，人类没有经历过，但是地球经历过，岩石忠实地记录了地球气候的演化历史。

　　“我们经过20年奋斗，获得了8000多米的岩心，我们钻探的目标就是要建立完整的陆相白垩纪档案，来研究那个时候到底热到什么程度。”王成善解释。“把这些岩心首尾相接，就会形成一条延绵8000万年的‘时间隧道’。”王成善说。

　　中国地质大学（北京）教授高远是该校2005级本科生，大三时，他加入了王成善院士的团队。高远20多年的求学从教历程，随着“松辽盆地国际大陆科学钻探工程”不断探进。

　　“通过松辽盆地科学钻探，我们获得了全世界最好的白垩纪时代的陆相地质记录。但这只是第一步，第二步我们要去解密岩石中所包含的恐龙时代的气候信息。”高远表示。一方面，该团队想为未来气候变化提供参考，另一方面，也能为大庆油田的实际生产勘探服务。

　　于是，王成善向国际大陆科学钻探计划（ICDP）提出建议：在松辽盆地实施科学钻探工程，获取完整的白垩纪高分辨率古环境记录，探索晚中生代温室地球气候-环境演变规律。

　　2006年，ICDP这项地球科学计划启动10周年之际，松科一井开钻。来自白垩纪时期的“大地史书”随着地质科学家们向下钻探，缓缓向人类展开。

2018年3月18日，王成善见证松科二井完钻最后一段岩心取出瞬间。王启祥/摄

　　“吃百家饭”，奏协作曲

　　向着地球深部垂直进行钻探，获得8000多米连续、完整的白垩纪时期地层岩心。困难可想而知，但地质科学家们毅然决然，深感“责无旁贷”。

　　王成善复盘：“怎么让井位选得准、钻井打得深、岩心取得出？是首先需解决的技术难题。”

　　而攻克这些技术难题绝非一人之功，“吃百家饭！”王成善给出的回答直接而有力。

　　吉林大学团队临危受命，攻克“地壳一号”万米钻机的核心难题，该校教授、地球物理学家黄大年曾和这个重达1500吨的“大家伙”留下合影；中国地质大学（武汉）团队死磕耐超高温（241℃）水基泥浆体系，破解超深井、超高温等极端工况下的钻进难题；中国地质科学院团队则实现深部大口径取心钻进工艺技术创新……

　　九层之台，起于累土。松辽盆地国际大陆科学钻探工程分为三个阶段推进，分别针对白垩纪不同阶段地层选取最佳位置进行钻探：

　　2006年至2007年，松科一井，包括南北两孔，钻探2485.89米，获取上白垩统岩心，锁定白垩纪-古近纪生物大灭绝界线。

　　2014年到2018年，松科二井，创下7018米亚洲科学钻探深度纪录，获取4235米下白垩统岩心，识别白垩纪最显著的碳循环扰动事件之一——白垩纪大洋缺氧事件。

　　2020年至2021年，松科三井，钻探3600米，补齐“白垩纪拼图”，重点揭示白垩纪中期有机质分布规律。

　　从2006年到2021年，在ICDP、科学技术部、国家自然科学基金委员会、中国地质调查局等联合资助下，40余家机构、千余人，历时16年，在96%以上超高取心率支持下，最终获得总长度8186.96米的连续岩心，构建起全球首个陆相白垩纪地层“金柱子”。

　　此外，依托岩心样品研究，大庆油田在古龙页岩油勘探开发中取得重大突破，推动深层天然气等资源重大发现，为国家能源安全提供坚实保障。

　　“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。”

　　王成善认为，“是共同的理想、长期主义和精诚的合作，让我们圆满完成了这个被ICDP称为‘灯塔工程’的超级项目。”

　　中国地质大学（北京）自然文化研究院副院长、校科协副秘书长王启祥曾在该校宣传岗位上工作20余年，也多次见证“松辽盆地国际大陆科学钻探工程”的进展。

　　他告诉中青报·中青网记者，松科一井、二井、三井的开钻时刻，王成善院士都在现场。亲力亲为却平易近人，具备战略眼光却甘坐冷板凳投入科研，极其严谨细致却能将科研工作生动讲述……这些都是王启祥跟随王成善院士团队的脚步，在点滴相处中“沉积”的深刻人物画像。

　　王启祥坦言：“我觉得，在王院士身上，尤其能体现学校校训‘艰苦朴素，求真务实’的内涵。”他认为，这与科学家精神、地质人的专业精神一脉相承。

　　松辽盆地科学钻探岩芯中的白垩纪毫米级纹层。受访者供图

　　向下钻探！为地球历史“画像”

　　高远介绍，随着松科三井等项目完成，海量岩心数据被分别储存在位于河北燕郊的自然资源实物地质资料中心国家岩心库、中国地质大学（北京）岩心库和大庆油田研究院岩心库。其中，松科二井项目的岩心存放在自然资源实物地质资料中心国家岩心库；中国地质大学（北京）新建岩心库专门用于保存“松科三井”等重要岩心，为地学领域科研与教学提供基础资源支撑。

　　白垩纪不仅是遥远的过去，也是人类可能的未来。“档案建立了、时代标定了、方法有了，但我们要解决的科学问题是无穷无尽的。”王成善说。比如，白垩纪时期松辽盆地存在厄尔尼诺现象的沉积，它的作用强度和持续时间比现在还要显著。

　　这正是高远的研究所在。“我们认为，总体上，白垩纪的平均气候状态，跟未来100年是很像的。”科学家们发现，在整个白垩纪，大气中的二氧化碳浓度曾出现3个极端的大幅波动，早期较高、中期最高、晚期降低，温度随之显著变化。

　　“但白垩纪如此遥远，横跨8000万年，而我们关注的是未来100年的变化。”于是，高远将研究尺度缩小到“以年为单位”。“地球一年沉积厚度约为0.1毫米，和头发丝直径差不多。”

　　2026年，高远及其团队基于白垩纪湖相泥页岩中的‌年纹层‌（每年沉积一层——记者注），首次识别出距今约1.2亿年前活跃的‌厄尔尼诺-南方涛动‌（ENSO）周期（2-4年）。该研究利用湖泊沉积的高分辨率记录，证实即使在温室气候背景下，年际气候震荡依然显著，为预测未来气候变化提供了深时参照。

　　高远进一步解释，“我们现在大概每5-7年发生一次厄尔尼诺-拉尼娜事件，赤道海水的平均温度也会变化1-2°C。但白垩纪时期比现在更强烈，一是震荡频率更高，可能每2至4年就会发生一次厄尔尼诺；二是赤道海水温度变化也更大。”他认为，这或许说明：全球变暖趋势下，未来100年，地球可能是厄尔尼诺-拉尼娜事件频发的状态。

　　作为王成善、高远的学生，中国地质大学（北京）地球科学与资源学院在读博士生张航最近正帮助团队借助大数据方法，通过松辽盆地钻孔的有机碳数据，重建晚白垩世松辽盆地的有机碳埋藏。研究结果发现，松辽盆地有机碳埋藏的增强可能促进了晚白垩世全球气候变冷。

　　“王老师每次开组会时，都会与课题组同学们探讨手头的研究进展。经过王老师的点拨，我的研究得以更加完善。”张航说。

　　听闻团队“松辽盆地国际大陆科学钻探工程：创新与发现”获得2025年度国家科学技术进步奖一等奖，他感到“特别振奋也很开心”，“这个奖也让我对未来的科学研究充满信心”。

　　被问及地质研究相对艰苦且漫长，高远和张航都表示，“和前辈相比，现在科研条件已经好太多”，并且，“地质研究离不开实地勘测，这一过程虽有艰辛，其实乐趣更多”。

　　接下来，王成善团队将继续挺进深部、追溯历史，寻求规律、探索未来。他们计划将科学钻探深度纪录突破万米，并将尝试把钻探工程从松辽盆地扩展到东亚地区。

　　关于对后辈青年地质人的建议，满头白发的王成善轻快回应：“与岩石交朋友！”

来源：中国青年报