探秘深藍(lán) 經(jīng)略海洋

毛艷玲

“在那海水酣睡的宮殿里，鋪滿了多少奇珍異寶。”沒(méi)人會(huì)懷疑海洋這座巨大寶藏的價(jià)值，但卻必須承認(rèn)，人類對(duì)海洋特別是深海知之甚少。

于是，我們遠(yuǎn)航、深潛，不斷挑戰(zhàn)極限，只為帶回海洋深處的“只言片語(yǔ)”。探索深海，為守護(hù)地球生命之源，也為守護(hù)海洋資源與權(quán)益。

我國(guó)擁有約300萬(wàn)平方公里的主張管轄海域。推動(dòng)海洋資源有序開(kāi)發(fā)利用，是發(fā)展高質(zhì)量海洋經(jīng)濟(jì)的重要舉措，更是建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的題中之義。

建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)，要進(jìn)一步關(guān)心海洋、認(rèn)識(shí)海洋、經(jīng)略海洋，而這一切，都要從了解海洋開(kāi)始。青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱“功能實(shí)驗(yàn)室”），就是專為探秘海洋礦產(chǎn)資源而生。

以科學(xué)賦能，為祖國(guó)摸“家底”。他們的目標(biāo)，是用前沿科技為我國(guó)海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)提供有效支撐，為拓展海洋礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用可持續(xù)發(fā)展空間提供科學(xué)決策，為國(guó)家能源與礦產(chǎn)資源安全及國(guó)家海洋權(quán)益維護(hù)提供有力保障。

向海而生，逐夢(mèng)深藍(lán)

海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室于2015年正式啟動(dòng)，是青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室下屬八個(gè)功能實(shí)驗(yàn)室之一，主攻海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)研究。

功能實(shí)驗(yàn)室以自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所為依托單位，由中國(guó)海洋大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院海洋研究所、自然資源部第一海洋研究所、中國(guó)石油大學(xué)（華東）、山東科技大學(xué)共同建設(shè)，是國(guó)內(nèi)海洋科學(xué)領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)單位聚集優(yōu)勢(shì)團(tuán)隊(duì)、優(yōu)勢(shì)資源的結(jié)晶。

高起點(diǎn)、大平臺(tái)、優(yōu)勢(shì)力量凝聚，決定了功能實(shí)驗(yàn)室的格局與底氣。“國(guó)家隊(duì)”級(jí)別的資源與力量，使它能夠站在國(guó)家海洋發(fā)展戰(zhàn)略層面進(jìn)行研究部署與規(guī)劃——按照建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的總體部署，開(kāi)展天然氣水合物勘查與開(kāi)采、我國(guó)管轄海域深層和深水區(qū)以及國(guó)際海底區(qū)域礦產(chǎn)資源探查與開(kāi)發(fā)等重大科學(xué)問(wèn)題研究與關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān);研發(fā)先進(jìn)的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的海洋礦產(chǎn)資源探測(cè)技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)海域礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)的重大突破，開(kāi)拓海洋礦產(chǎn)資源新區(qū)域、新層位和新領(lǐng)域，為保障國(guó)家能源與礦產(chǎn)資源安全，維護(hù)國(guó)家海洋權(quán)益提供科技支撐。

同時(shí)，多單位合建共建的組織架構(gòu)，也決定了它的研究特色——“單位聯(lián)合—資源共用—智力互動(dòng)—整體優(yōu)勢(shì)—成果共享—發(fā)展共贏”。

根據(jù)主要研究?jī)?nèi)容和研究任務(wù)，功能實(shí)驗(yàn)室立足優(yōu)勢(shì)學(xué)科，注重多學(xué)科交叉，設(shè)置“海洋天然氣水合物成藏、試采技術(shù)方法與環(huán)境效應(yīng)”“海洋油氣資源成藏機(jī)理及分布規(guī)律”“海洋固體礦產(chǎn)資源成礦作用與分布規(guī)律”“海洋礦產(chǎn)資源探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)”和“區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造與資源效應(yīng)”五大研究方向。

向海而生，逐夢(mèng)深藍(lán)，這是它誕生的意義，也是它奮進(jìn)的目標(biāo)。運(yùn)行5年，功能實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)取得一系列基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用成績(jī)，特別是在海洋天然氣水合物資源勘查與試采、深海油氣資源探測(cè)方面成果卓著。

深海求真，試采可燃冰

2017年7月，我國(guó)首次海域天然氣水合物試采在南海神狐海域取得圓滿成功。這是我國(guó)首次、也是世界首次成功實(shí)現(xiàn)資源量占全球90%以上、開(kāi)發(fā)難度最大的泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物安全可控開(kāi)采，意義重大。

天然氣水合物即可燃冰，因外觀像冰且遇火即燃得名。因全球能源問(wèn)題日趨嚴(yán)峻，可燃冰作為一種潛力巨大的清潔能源早已成為研究熱點(diǎn)。取得如今的歷史性突破，花費(fèi)了無(wú)數(shù)科研人員近20年的時(shí)間與精力。這其中，也有功能實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)的貢獻(xiàn)。

多年來(lái)，該團(tuán)隊(duì)在吳能友研究員、盧海龍教授、劉昌嶺研究員帶領(lǐng)下，立足國(guó)家能源安全和建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略需求，圍繞我國(guó)天然氣水合物能源研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)性、前沿性、應(yīng)用性問(wèn)題，開(kāi)展了一系列研究，涌現(xiàn)出胡高偉、劉樂(lè)樂(lè)、李彥龍、陳江欣等一批卓越的青年科學(xué)家，取得了諸多創(chuàng)新成果。

他們建立了水合物實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)體系，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)水合物樣品實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)的空白，構(gòu)建了水合物模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)體系，研制了包括水合物鉆采一體化中試模擬實(shí)驗(yàn)裝置在內(nèi)的多學(xué)科與多功能實(shí)驗(yàn)裝置30余套，相關(guān)模擬實(shí)驗(yàn)與測(cè)試成果為水合物成藏機(jī)制研究和試采方法建立提供了科學(xué)依據(jù)。采用多種實(shí)驗(yàn)手段完成了大量含水合物沉積物樣品微觀結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作，形成了水合物有效孔隙分形理論，實(shí)現(xiàn)了微孔結(jié)構(gòu)演化過(guò)程的量化表征，發(fā)展了微觀結(jié)構(gòu)到宏觀物性的跨尺度關(guān)聯(lián)方法，不斷深化了我國(guó)南海多賦存類型水合物資源勘查與試采過(guò)程中儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)響應(yīng)機(jī)制的認(rèn)識(shí)，為水合物資源高效勘探開(kāi)發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的理論支撐。

他們針對(duì)南海神狐海域水合物勘探和試采目標(biāo)，結(jié)合該海域粘土質(zhì)粉砂水合物儲(chǔ)層特點(diǎn)，提出了針對(duì)性的海域水合物試采技術(shù)方案，提出了以防止大規(guī)模破壞性出砂從而延長(zhǎng)試采周期為目標(biāo)的“小步慢跑”降壓規(guī)程設(shè)計(jì)思路，并在2017年首次海域試采工程中應(yīng)用。試采工程最終獲得了累計(jì)產(chǎn)氣30.9萬(wàn)立方米、持續(xù)60天的重大突破，創(chuàng)造了持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、產(chǎn)氣總量最大的水合物試采世界紀(jì)錄，得到黨中央、國(guó)務(wù)院賀電的肯定。

他們研發(fā)形成了一套適合重點(diǎn)海域、精準(zhǔn)高效、完善成熟的勘查技術(shù)體系，并初步摸清重點(diǎn)海域淺表層天然氣水合物資源分布狀況，圈定出5個(gè)重點(diǎn)遠(yuǎn)景區(qū);建立了高熱流背景下淺表層天然氣水合物成藏模式，以此指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)淺表層天然氣水合物富集礦體，并在其中鉆獲I型結(jié)構(gòu)純甲烷水合物，實(shí)現(xiàn)我國(guó)重點(diǎn)海域水合物資源勘查里程碑式突破;自主研發(fā)形成了一整套高效實(shí)用的深海冷泉探測(cè)技術(shù)體系，在我國(guó)重點(diǎn)海域發(fā)現(xiàn)220個(gè)海底冷泉泄漏點(diǎn)，并對(duì)其中8個(gè)大型冷泉進(jìn)行了可視化觀察、精確取樣和后期監(jiān)測(cè)，后續(xù)航次中更通過(guò)在冷泉噴口開(kāi)展原位合成與原位測(cè)試獲得系列翔實(shí)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)天然氣水合物資源勘查和環(huán)境效應(yīng)精細(xì)探測(cè)的重大突破。

系列成果的取得，不僅為我國(guó)海洋天然氣水合物勘查與試采提供了堅(jiān)實(shí)的科技支撐，更將我國(guó)的水合物測(cè)試模擬實(shí)驗(yàn)和試采工藝與機(jī)理研究帶到世界領(lǐng)先水平。

創(chuàng)新技術(shù)，探測(cè)海域深部油氣

全球約30%多的石油和天然氣資源賦存于海底，在我國(guó)，海洋油氣資源約占全國(guó)的1/4。海域深部油氣資源探測(cè)，一直是世界性難題，強(qiáng)反射界面地震能量屏蔽條件下的深部地層油氣探測(cè)，則是“難上之難”。

功能實(shí)驗(yàn)室在海洋油氣資源成藏機(jī)理及分布規(guī)律方向深耕多年，所取得的最具代表性成果，就是在強(qiáng)反射界面地震能量屏蔽條件下的深部地層油氣探測(cè)中實(shí)現(xiàn)了突破，在世界性難題的解決上貢獻(xiàn)了“中國(guó)方案”。

長(zhǎng)期以來(lái)，由于南黃海盆地海相中-古生界具有埋藏深、時(shí)代老、淺部存在強(qiáng)反射界面能量屏蔽、內(nèi)部存在速度反轉(zhuǎn)等特殊地震地質(zhì)條件，地震反射資料能量弱、連續(xù)性差、信噪比低，嚴(yán)重制約了區(qū)內(nèi)的油氣勘探。

功能實(shí)驗(yàn)室海洋油氣調(diào)查和研究團(tuán)隊(duì)在陳建文研究員的帶領(lǐng)下，通過(guò)深入的理論計(jì)算、精細(xì)的室內(nèi)模擬以及長(zhǎng)期的海上試驗(yàn)等地震探測(cè)技術(shù)攻關(guān)，形成了“高富強(qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)。

該技術(shù)創(chuàng)新性地解決了強(qiáng)反射界面地震能量屏蔽條件下的地震資料采集和處理難題，應(yīng)用后可獲得海域深部“高信噪比、富低頻信息、強(qiáng)反射能量”的高品質(zhì)地震反射資料，清晰揭示埋深超過(guò)15000米的海相古生代內(nèi)部地層結(jié)構(gòu)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)海域深層海相中-古生界油氣資源探測(cè)技術(shù)空白，總體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

2015-2017年，團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用該技術(shù)在南黃海盆地中部嶗山隆起開(kāi)展地震調(diào)查，獲得了深部清晰、高信噪比的海相中-古生界有效地震反射信息，在原來(lái)深部地層沒(méi)有有效反射的嶗山隆起揭示出清晰的中-古生代地層層序和結(jié)構(gòu)，確認(rèn)突破了深部探測(cè)的技術(shù)瓶頸。

針對(duì)調(diào)查獲得的二維、三維地震資料，在精細(xì)處理、解釋和綜合研究基礎(chǔ)上，結(jié)合海陸對(duì)比，團(tuán)隊(duì)提出了南黃海海相中-古生界油氣多源多期成藏模式，為南黃海海域新層系的油氣發(fā)現(xiàn)和突破奠定了基礎(chǔ)。

如今，功能實(shí)驗(yàn)室海洋油氣調(diào)查和研究團(tuán)隊(duì)在南黃海中-古生界殘留盆地研究方面已形成特色，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。

同樣取得不俗成果的還有基礎(chǔ)地質(zhì)研究。多年來(lái)，以李三忠、張勇兩位研究員為核心，功能實(shí)驗(yàn)室在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造研究領(lǐng)域也有頗多建樹。

張勇研究員團(tuán)隊(duì)在東亞大陸邊緣多圈層動(dòng)力系統(tǒng)的框架內(nèi)，對(duì)中國(guó)海域及鄰區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行了總結(jié)，形成了以“一個(gè)邊緣、兩次消減、三期伸展、分層控制”為核心的“東亞洋陸匯聚邊緣多圈層相互作用”理論模式，以全新視角詮釋了中-新生代以來(lái)在西太平洋俯沖匯聚系統(tǒng)下，東亞大陸發(fā)生的多期次地質(zhì)構(gòu)造事件的深部板塊動(dòng)力學(xué)過(guò)程。首次形成了基于我國(guó)管轄海域1：100萬(wàn)海洋區(qū)域地質(zhì)調(diào)查全覆蓋實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)“一圖一庫(kù)一報(bào)告”，編制海洋地質(zhì)系列圖件計(jì)3類27張，建立758個(gè)數(shù)據(jù)集的海洋地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)，撰寫1套“志書”性成果報(bào)告。

李三忠教授團(tuán)隊(duì)建立了西太平洋洋陸過(guò)渡帶的中-新生代深淺部耦合新機(jī)制、俯沖新模式，從全球視野揭示了微板塊演化機(jī)制，推動(dòng)發(fā)展了新理論，對(duì)地球乏味期的全球洋陸格局進(jìn)行了恢復(fù)，動(dòng)態(tài)揭示了大板塊、超大陸裂解新模式;同時(shí)揭示了印度洋洋中脊的構(gòu)造-巖漿過(guò)程、動(dòng)力學(xué)及其對(duì)成礦過(guò)程的制約。相關(guān)研究成果在領(lǐng)域內(nèi)頂級(jí)刊物上發(fā)表，出版專著11部，授權(quán)專利10項(xiàng)。

開(kāi)放融合，向海而興

2019年11月至2020年3月，“海洋地質(zhì)九號(hào)”船首次在巴基斯坦海域執(zhí)行了中巴聯(lián)合調(diào)查航次，取得了豐碩的調(diào)查成果，深化了在西北印度洋海域油氣與水合物成藏規(guī)律的認(rèn)識(shí)，獲得了重要發(fā)現(xiàn)，得到了中巴雙方的高度評(píng)價(jià)。

2016-2020年，功能實(shí)驗(yàn)室在巴基斯坦海域共組織實(shí)施了兩個(gè)中巴聯(lián)合調(diào)查航次，總行程達(dá)50000千米，在馬克蘭海域發(fā)現(xiàn)了大面積的BSR和游離氣分布區(qū)，首次獲得了冷泉活體生物及碳酸巖結(jié)殼樣品。此外，中巴雙方科研人員已進(jìn)行了多次互訪，功能實(shí)驗(yàn)室的境外調(diào)查團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)了該項(xiàng)合作。

在巴基斯坦海域開(kāi)展海洋地質(zhì)調(diào)查，對(duì)于進(jìn)一步提升我國(guó)基礎(chǔ)地學(xué)研究水平，實(shí)施以我國(guó)為主的國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃奠定了基礎(chǔ)。

開(kāi)放融合，是功能實(shí)驗(yàn)室初創(chuàng)時(shí)就確立的理念。建設(shè)運(yùn)行以來(lái)，功能實(shí)驗(yàn)室邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專家來(lái)室訪學(xué)百余次，還多次開(kāi)展實(shí)質(zhì)性國(guó)際合作和國(guó)際航次。除巴基斯坦之外，功能實(shí)驗(yàn)室還同越南、菲律賓、馬來(lái)西亞、柬埔寨、緬甸、孟加拉、印度等國(guó)科學(xué)家開(kāi)展地學(xué)合作;多位科學(xué)家參與多個(gè)IODP航次;執(zhí)行開(kāi)放基金多批次，大幅提升了我國(guó)海洋科學(xué)研究的國(guó)際影響力。

與此同時(shí)，功能實(shí)驗(yàn)室的研究實(shí)力也在不斷增強(qiáng)。建設(shè)運(yùn)行以來(lái)，功能實(shí)驗(yàn)室積極承擔(dān)國(guó)家任務(wù)，主持科研項(xiàng)目300余項(xiàng)，累計(jì)發(fā)表論文780余篇，授權(quán)專利250余項(xiàng)，主辦學(xué)術(shù)會(huì)議60余次。

硬件方面，功能實(shí)驗(yàn)室研發(fā)完成深水大功率電磁探測(cè)系統(tǒng)、3000米級(jí)聲學(xué)深拖系統(tǒng)、海底水合物泄漏監(jiān)測(cè)工作站、海底冷泉拖曳式快速成像裝備等10余臺(tái)套，全部完成海試和實(shí)際應(yīng)用;研發(fā)完成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的偶級(jí)橫波遠(yuǎn)探測(cè)技術(shù)、隨鉆變徑隔聲技術(shù)、地震數(shù)據(jù)處理軟件平臺(tái)等，推廣應(yīng)用實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益過(guò)億元。

人才方面，功能實(shí)驗(yàn)室圍繞5大研究方向，形成了以吳能友、盧海龍、郝芳、陳建文、孫衛(wèi)東、曾志剛、王修田、欒錫武、張訓(xùn)華、李三忠、李春峰、張勇等為學(xué)術(shù)帶頭人的五大研究團(tuán)隊(duì)，結(jié)構(gòu)合理，特色鮮明，學(xué)術(shù)水平高，創(chuàng)新能力強(qiáng)，有實(shí)力開(kāi)展海洋地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、力學(xué)、油藏工程、數(shù)學(xué)等多學(xué)科交叉，微觀、介觀、宏觀等多尺度融合的創(chuàng)新研究。

開(kāi)放融合的研究理念、先進(jìn)的研究平臺(tái)、精干的研究團(tuán)隊(duì)，共同凝練出了功能實(shí)驗(yàn)室的核心競(jìng)爭(zhēng)力，支撐著他們向海而興。

建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)，是國(guó)家和人民的殷殷期望，也是海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室科研人員的前進(jìn)方向。未來(lái)，他們將繼續(xù)以科技鑄艦，以信念揚(yáng)帆，乘風(fēng)破浪，挺進(jìn)深藍(lán)。