记2025年度国家科技进步奖一等奖项目、松辽盆地国际大陆科学钻探工程
7月8日，2025年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行。“松辽盆地国际大陆科学钻探工程：创新与发现”荣获国家科学技术进步奖一等奖。
这是一项兼具基础研究和深部能源资源探索双重使命的深地工程：
完成入地壮举——三井四孔，万米进尺，八千米完整的白垩纪地层岩心，多项钻探世界纪录。
成果世界瞩目——相关论文800余篇，发明专利51项，4人当选两院院士；解码恐龙时代气候，助力大庆找气找油，推动全球白垩纪基础地质研究迈向新高度……历时16年，40余家单位、上千名地质工作者，他们在松辽盆地创新了什么？又发现了什么？
在松辽盆地，中国科学家开启“白垩纪之旅”
在地质人的世界里，山有性格，石有记忆，地层有时间的纹路。读懂它们，是追问历史，更是把握未来。
时光回溯。
2005年，在全球气候变暖的触动下，著名沉积学家、中国地质大学（北京）教授王成善，将目光从自己熟悉且已有诸多建树的青藏高原，转向位于中国东北的巨大陆相沉积盆地——松辽盆地。那里，保存着全球最完整的白垩纪“地球日志”，或许也隐藏着应对气候变化挑战的答案。
进入21世纪，冰川融化、海平面上升、极端天气多发趋势日显。人类工业革命以来大量排放的二氧化碳，已将地球气候推离原有演化轨迹，加速驶向“两极无冰”的温室气候状态。
在46亿年的深远时空中，地球曾在温室和冰室两种气候状态中几度回旋。王成善敏锐地意识到，未来的走向，倒映在地球历史中，而最具研究价值的就是离人类最近的温室时代——白垩纪。
科学钻探！这是人类获取地球深部物质和了解地球内部信息最直接、最有效、最可靠的方法，同时也是真正触摸地球深远历史的最佳途径。
他向国际大陆科学钻探计划（以下简称 ICDP）提出动议：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8月18日，松科一井开钻。以王成善为核心的科研团队正式开启了恢宏的“白垩纪之旅”。
在 ICDP、中国“973”计划项目、国家自然科学基金委重大项目、中国地质调查局地质调查计划项目、中国石油天然气集团有限公司科技攻关项目的联合资助下，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取心：
2006～2007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。
2014～2018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，识别出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。
2020～2021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。
16年，三井联动。在96%以上超高取心率的支持下，工程获得了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”，并通过高精度物理测量与年代标定的全流程方法技术体系，将时间分辨率从地史常用的“百万年”，提高到“万年”甚至“千年”“百年”，为开展白垩纪陆地古环境与古气候研究提供了高精度的国际标准。
一系列有关白垩纪温室气候—环境演变的“时光秘史”也破土而出。
——白垩纪温度比现在高5～10℃，赤道海水温度达36～40℃，海平面比现在高100～200米，原因是大气中二氧化碳浓度是今天的2~5倍。
——大约6600万年前，晚白垩世与早古新世相交界的时期，德干火山大规模喷发打破了白垩纪7000多万年的繁荣。更具毁灭性的是接踵而来的希克苏鲁伯小行星撞击地球。火山爆发与陨石撞击的双重打击，造成了白垩纪末包括非鸟类恐龙在内的陆地生物大灭绝。
——在白垩纪温室环境中，地球气候比人们想象的更加动荡，每隔四五千年，就会在湿润和干燥之间翻转，而这一稳定的节奏，来自天文轨道的周期性影响。
许多应对全球变暖的灵感由此生发：借鉴松辽古湖的碳埋藏机制优化湿地保护，参考颗石藻固碳原理改进人工碳汇技术……
“在过去十年里，松辽盆地国际大陆科学钻探工程一直激励着 ICDP开展白垩纪气候和环境变化研究，为研究过去极端气候和预测未来气候带来前所未有的机遇。”2021年，ICDP主席波恩霍夫教授如此评价。
向深部进军，“入地”能力实现大幅跃升
在坚硬岩石圈的阻隔下，“入地”难于“上天”。与松辽盆地深部的勇猛钻进相对应的，是充满创新创造的科学登峰。
松科二井是松辽盆地国际大陆科学钻探工程的主井，创下了 ICDP成立以来最深钻孔纪录。
作为松科二井的组织实施单位，自然资源部中国地质调查局从2012年开始累计投入资金超过3亿元，成立了专项指挥协调机构，中国地质科学院及其勘探技术研究所等多家局属单位深度参与。
每一位参与者都不会忘记那片繁忙的沃野。高高的井架，持续的轰鸣，钻杆一起一落有节奏的撞击声，还有专注、紧张、焦灼、兴奋，都融在4年的时光中，沉积成为他们科学人生中的珍贵矿藏。
2014年8月8日，地球物理学家黄大年在松科二井钻探现场留下影像。他的背后，就是2024年6月24日习近平总书记在全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会上的重要讲话中谈到的挺进地球深处的“地壳一号”万米钻机——总重量达到惊人的1500多吨。
2009年，为满足我国地球深部探测工程的重大需求，国家启动“深部探测技术与实验研究专项”。刚刚放弃英国优厚待遇回到母校吉林大学任教的黄大年立即参与这一重大专项，担任专项第九项目“深部探测关键仪器装备研制与实验”的首席科学家。研制“地壳一号”万米钻机是该项目第五课题的主要任务。经过长达数年的反复研究和实验，2013年，这台超级钻机终于研制成功。
松科二井是“地壳一号”万米钻机的“首秀”。从2014年4月13日开钻作业，到2018年6月2日打到7018米深度竣工，我国向地球深部进军的关键装备经受住了地下高温、高压、高地应力的严苛考验。
中国地质调查局研发的深钻系列配套设施及关键技术也交出优异成绩单。
朱永宜是中国地质科学院勘探技术研究所正高级工程师。作为松科二井指挥部总工程师，他是整个钻探工程的技术负责人。如今，已经退休的他还在为中国地质调查局正在推进的超万米钻探担任有关课题的咨询专家。
“作为我国首例超7000米深的科学钻探工程，松科二井面临的重大挑战是在大直径井眼中高效钻进。既要保证所钻井眼不会在高温、高地应力的条件下出现大规模井壁坍塌和崩裂，又要保证取出的深部岩心完好无缺，这是一件难度非常大的事情。”在松科二井钻探工程实施4年多中，朱永宜及其钻探技术团队付出心血最多的，就是深部大口径取心钻进工艺的技术创新。
同样取得重大技术突破的还有中国地质大学（武汉）教授乌效鸣团队遵循松科二井总体技术路线所研发的耐超高温水基泥浆体系。
在打井过程中，泥浆就像血液一样，从地面到井底不停地循环、净化，传递水动力，冷却、润滑钻具，携带和悬浮岩屑，同时支撑维护井壁的稳定。而在松科二井这样的超深井中，井底有着大于240℃的超高温，且井内上下循环温差超180℃，普通泥浆显然无能为力。
“当时我国泥浆耐温的性能最高是235℃，但松科二井的井内温度达到241℃。从235℃到241℃，别以为这是简单的几摄氏度，对技术而言是质的跨越。”朱永宜介绍。
为此，泥浆团队经过上千次的实验，成功研发了基于国产原材料的“凹凸棒土+膨润土封堵型水基抗250℃超高温泥浆体系”，有效解决了超深井、强地应力井壁失稳、超高温等极端工况下的钻进难题，创造了泥浆抗温241℃和在105MPa高压下超高温（210℃）随钻测温2项国内纪录。
与油气井工程类深钻无需取心不同，松科二井不仅要钻得深，还要取出可直观反映地层结构构造和物理化学性质的岩心。
工程在超深井长钻程大口径取心技术体系方面实现重大创新：突破国内外大口径取心钻进技术瓶颈，攻克大口径金刚石取心钻头、高强度取心钻具和粗大岩心拔断、承托与出筒等关键技术，首创“同径取心、一径完钻”的大口径长回次取心钻进方法，将每次可连续的钻进深度从10米、20米扩展到30米、40米。此举不仅减轻了工人作业强度，压缩了钻井施工周期，还极大地节约了综合成本，更为以后的超深井工程奠定了技术基础。
1240余天的松科二井现场施工过程中，朱永宜现场驻扎了1100天。
当时，他住的房间窗户对着钻机，每晚都伴着钻机的轰鸣声入睡。“同事们都知道他有个特点，无论半夜几点，只要钻机声一停，马上就醒。”松科二井工程现场总指挥、中国地质科学院首席科学家冉恒谦说。
冉恒谦是松科二井的现场总指挥，主持项目现场的协调管理工作。对于工程的技术创新和安全环保，他用了个比喻——以钉钉子精神，下好“绣花功夫”。
一项项钻探世界纪录被载入史册：311毫米大口径连续取心1650米、最高回次进尺30.61米，216毫米口径最高回次进尺41.69米，152毫米口径最高回次进尺33.91米，152毫米口径绳索取心试验井深达到6500米！
创新无处不在。
应对极端温压环境，项目研发的 PDC轴承的长寿涡轮钻具，填补了超高温井底动力取心钻进的空白。
针对松软、易碎（高压释放）和坚硬（高硬度）地层取心难题，钻探团队研制出隔液保真钻具、松软岩心地面水力出筒、坚硬岩心地面液压出筒装置等3项粗大岩心地面出筒技术，有效避免了传统出心方式对岩心的破坏，保证了累计4000余米岩心能够完整、原状出筒。
发现，成果瞩目；创新，意义深远。
在国内，作为国家深地战略的标志性成果，松辽盆地科学钻探先后入选国家“十二五”科技创新成就和“伟大的变革——庆祝改革开放40周年大型展览”，其钻探岩心及王成善手稿被国家博物馆永久收藏。
在国际上，著名刊物《Nature》（《自然》）和《Science》（《科学》）都对松辽盆地国际大陆科学钻探工程进行了长篇报道和评述。
“松辽深钻是全世界的灯塔工程，是工业与科学卓有成效合作的典范。”2018年松科二井完井时，ICDP在发来的贺信中高度赞誉。
实施项目的中国科学家心中也有座“灯塔”——“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。
这是国家的需要，也是必达的彼岸。
向“深”寻“新”，助力国家端牢“能源饭碗”
在传统能源枯竭危机与生态环境持续恶化的重压下，寻找可大规模应用的地球深部清洁能源，是重要的时代命题。
在中国共产党历史展览馆有关石油的展区，“爱国、创业、求实、奉献”的大庆精神字样醒目高悬，距离“铁人”王进喜塑像不远的地方，是缩小100倍的松科一井模型和来自松科一井的岩心实物。
有时候，静默本身，就是有力的表达。
中国地质科学院地球深部探测中心研究员吕庆田是松科二井科钻工程的副总指挥和首席科学家之一。他认为，松辽盆地国际大陆科学钻探工程的一个重大贡献就是拓展了我国深部能源勘查开发的新空间。
大庆油田是松辽盆地国际大陆科学钻探工程的参与者，也是受益者——来自松辽盆地白垩纪的基础研究成果，大大推动了他们“大庆底下找大庆、大庆外围找大庆”、建设百年油田的可持续发展。
中国地质大学（北京）教授席党鹏主要从事白垩纪—古近纪微体古生物与古环境研究。他是松科一井完钻时加入这一工程的，当时只有25岁，而他参与的有孔虫等研究则为松辽盆地海侵事件提供了关键证据。
“海侵能够促进富有机质沉积和优质烃源岩的形成，对油气的产量和质量具有重要指示作用。”他所在的科研团队通过取心样品的生物标志化合物组合特征分析，总结了松辽盆地上白垩统烃源岩有机质来源、成熟度及沉积环境等变化特征，确定松辽盆地发生过两期十次、单次持续时间不超过50万年的海侵事件，揭示了松辽盆地大规模有机质埋藏的原因，并圈定了最具油气勘探潜力的地层，丰富了白垩纪陆相生油理论。
“项目为实现大庆油田原油每年4000万吨持续稳产提供了科学依据，其在松科一井南北两孔所在齐家—古龙凹陷的多项研究成果，包括有机质含量显著升高的机制等，对古龙页岩油勘探起到了重要指导作用。”席党鹏介绍。
能源探秘，抵达更深地层、更早时空的松科二井，有着更多惊喜。
——页岩气：在松辽盆地深部凹陷带3350米以深的地层中，发现页岩气气测异常43层，累计厚度102米，甲烷占全烃组分平均含量的86%，证实了松辽盆地深部存在有利的页岩气层系。
——干热岩：在井深4400米～7018米发现温度150℃~240℃高温干热岩体和2层含高放射性元素（铀）异常地层，展示了松辽盆地具有良好的地热能开发应用潜力。
——天然氢：松辽盆地深部存在连续高含量天然氢气资源，主要来源于深部富铁岩层的水—岩作用，其形成和供给具有可持续性。这一发现还成为天然氢气资源评价列入国家科技重大专项的重要推动因素。
“寻找深部能源是保障我国能源安全的重大战略任务，也是国内能源企业持续发展所面临的难题。工程取得的基础地质新认识，揭示了松辽盆地深部清洁能源的良好潜力，为油田企业深部能源勘探提供了新方向，对保障国家能源安全、建设‘百年大庆’和实施‘振兴东北老工业基地’战略均具有重要意义。”吕庆田总结道。
在松辽盆地这一“天然实验室”，对能源资源的研究探索仍在不断深入。
“对于松辽盆地这样多资源共存的典型盆地，以往研究多聚焦于单一资源类型、特定层系或局部成藏过程。如何在盆地尺度上联结资源温度窗口、垂向分带、流体来源和跨层位输导过程，已成为多能源资源协同评价中亟待解决的核心科学问题。”吕庆田说。松科二井的钻探成果，为研究提供了可能。吕庆田和团队由浅到深系统梳理了松辽盆地的各类资源分布，建立多能源资源垂向分带框架，并进一步提出“温度—流体—断裂”耦合模型，为多能源资源的协同评价提供了理论指导。
科学价值持续“发酵”，“深时”故事未完待续
地球的远古记忆多被“封存”在岩石中。第四纪之前的“深时”世界，更需要通过岩心研究进行多学科的深入探索。
在地质科学工作者眼中，松辽盆地长达8000余米的白垩纪连续岩心，是地质科学研究的宝藏，比黄金还要珍贵。
中国地质大学（北京）副校长吴怀春是全程参与松辽盆地国际大陆科学钻探工程的学者之一。早在2007年，他就创新性地将旋回地层理论引入地层年代标定，对松科一井南北井测井数据进行旋回地层学分析，识别出了稳定的米兰科维奇沉积旋回，建立了持续时间达2800万年的天文年代标尺，为松辽盆地记录的白垩纪重大地质事件提供了高精度的年代约束，并在之后进一步研究二井、三井岩心的基础上，建立了松辽盆地完整的白垩纪天文年代地层框架，引领了中国旋回地层学学科的创建和发展。
吉林大学王璞珺教授是松辽盆地国际大陆科学钻探工程的总地质师，参加了松辽科探“三井四孔”立项实施全过程。得益于对松辽盆地的长期研究，他系统提出了松辽盆地火山岩相分类方案、建立了岩相与储层物性的定量关系模型，将火山岩储层地质理论成功引入深层油气勘探。
高有峰，现任吉林大学教授，从2005年开始就参与松辽科钻预研工作，并随钻在钻井现场进行岩心厘米级精细描述，在沉积地层中发现14层火山灰，为后续精准定年奠定了基础；建立了松辽盆地国际大陆科学钻探基底—白垩纪—古近纪地层序列，首次发现松辽盆地基底存在三叠纪火山—沉积地层。
高远，现任中国地质大学（北京）教授，多年来一直在导师王成善的指导下对松辽盆地岩心进行深入的沉积学、古气候学及古地理学研究。他通过对岩心开展毫米级的分析，发现了白垩纪可以精确到年的沉积物——年纹层，进而揭示了白垩纪温室气候下具有高频率、高振幅的厄尔尼诺和拉尼娜震荡，说明温室气候依然是活跃波动的。
如今，在中国地质调查局实物地质资料中心内的国家实物地质资料库，松辽盆地科学钻探获取的数千米岩心静静伫立。
中国地质调查局实物地质资料中心的崔立伟，是松科二井岩心修复、整理、管理的负责人。“保护，从出井的那一刻起。”他说。科研人员长期驻守钻探现场，出井后他们就要小心翼翼地对岩心开展质量、数量的核实，确保每间隔10厘米或20厘米贴上唯一的“身份证编码”。岩心运输前还要进行认真的包装，减少岩心运输过程中磕碰对岩心的损害。岩心运抵实物地质资料中心后，还得马上进行拼接、切割、抛光、浇铸处理以及进行更加精细的平面及立体扫描、高分辨率照相、数据自动化分析等工作，完成进一步的处理和保管。
岩心呈圆柱形。工作人员会将它们沿垂直于横截面的直径方向切割，分成两部分。一部分抛光、浇铸后永久保存，另一部分提供给全球的科学家进行科研取样和实验检测工作，让它们最大限度地发挥科研价值。
钻探工程已经落幕，但科研仍在持续进行。
至今，国内外100多位专家已从松辽大陆科学钻探岩心的共享机制中受益，通过超两万件实物样品，获得了大量不同领域又与此相关的科学认知。如，奥地利维也纳大学教授迈克尔·瓦格雷希团队研究提出了温室气候状态地下水含水层驱动海平面变化假说，成为近年来的一项重大理论突破，相关研究论文在 Altmetric分值位列总排名前5%。
科钻工程带来的财富，还有人才。
工程首席科学家王成善2013年当选为中国科学院院士，之后项目参与者孙友宏、刘合、高锐也分别当选两院院士；15人次获得“杰青”“优青”等国家级人才称号，多人获何梁何利基金科学与技术进步奖、国际沉积学家协会孙枢奖等；吴怀春、高远、席党鹏、崔立伟等年轻专家成长成才，形成了一支从事深时古气候研究和大陆科学钻探技术研发的高水平科研队伍，诸多科研成果和专利在其他项目中广泛应用、创造价值。今年5月30日，松辽盆地国际大陆科学钻探工程创新集体荣获第四届全国创新争先奖牌。
有些价值显而易见，有些则润物无声。
科钻工程最突出的影响是对“深时”科学概念的全球化和深时数字地球国际大科学计划获批的推动。所谓“深时”，是指258万年第四纪起点直到46亿年前地球形成这一漫长的地质历史。它与“深空”“深海”“深地”等空间探索相融合，共同构成了人类认知地球的多重维度。“‘深时’是视角、是思维，也是方法。可以说，我们对过去了解越深，对未来洞悉就越远。”王成善这样认为。
如今，松辽盆地国际大陆科学钻探工程已化为中国深地探测历史中的一道“坐标”，将科学的能量投射到了更远的未来。
在松辽科钻及前期深地研究基础上，2016年王成善等28位院士联名向国务院建议启动“深地探测计划”，同年“十三五”规划将深部探测列为重大任务。历经8年筹备，2024年国家正式启动“面向2030深地国家科技重大专项”。
15000米超深钻机研发、深部能源资源勘查开发、深部工程灾害预警、深地科学大数据共享……中国科学家正在进行的深地探测和研究，更加宏大而有力。
历史的车轮，滚滚向前。
“感谢松辽盆地国际大陆科学钻探工程的所有参与者，感谢大家甘坐‘冷板凳’的寂寞坚守、无私付出。是共同的理想、勇敢的坚持和精诚的合作，我们才圆满完成了这个超级大项目。”王成善永远记得松科二井最后一段岩心出井的燃情时刻，大家齐声大喊“10，9，8，7……3，2，1！”欢呼声一片。许多人，有笑也有泪。
“向地球深部进军”是人类发展的一道必答题。道阻且长，行则将至；行而不辍，未来可期。