科学家日历 | 不能上天就入地，他为祖国武装“工业牙齿”_资讯

科学家日历 | 不能上天就入地，他为祖国武装“工业牙齿”

关键词刘广志 , 钻探技术|2024-03-13 08:40:59|来源澎湃新闻

摘要金刚石有极高的硬度和导热性，在工业上应用非常广泛，可以用来切削和刻画其他物质，因此在航空航天、国防军工、高档数控机床、芯片制造、汽车、石油与天然气钻井、地质勘探等国防、国民经济和尖...

金刚石有极高的硬度和导热性，在工业上应用非常广泛，可以用来切削和刻画其他物质，因此在航空航天、国防军工、高档数控机床、芯片制造、汽车、石油与天然气钻井、地质勘探等国防、国民经济和尖端科学技术领域都有广泛应用。从某种意义上说，金刚石就是“工业的牙齿”。

但这颗坚硬无比的牙齿，并不是哪个国家都能拥有的——至少在70年前，中国就是如此。

世界上天然金刚石资源十分匮乏。各国科学家们因此纷纷投入人造金刚石的研究中。1954年，通用电气的超压计划终于成功制造了一批人造金刚石。对西方国家来说，这一突破解决了一大难题。但在中国，问题却依然在。天然金刚石资源匮乏，又无法引进人造金刚石技术，难道中国的工业就要就此被其他国家远远甩到身后了吗？

在这样的时刻，一个人站了出来——他就是素有“中国钻探之父”之称的中国工程院院士、探矿工程专家刘广志。

立志报国

不能上天就入地

刘广志1923年3月11日生于北平。幼年时，他曾目睹侵华日军的狂轰滥炸，因此，他决心要学习造飞机，把侵略者赶出中国。高中一毕业，他就设法逃出了已经被日军占领的北平，考进了西南联合大学机械系。不久，刘广志因参加学生运动，无法继续在西南联大就读，于是转入地处陕西汉中的国立西北工学院矿冶系就读。

“不能上天就入地”，自此，他也立下了新的志向——为祖国寻找地下宝藏。

1947年，刚毕业的刘广志便奔赴玉门关，在玉门油田做了近三年的工程实习员。

1947年，刘广志在西北工学院留影

甘肃玉门油矿是支撑中国坚持抗战的唯一一座石油能源基地。在这里，刘广志真正开始接触到了钻探。当时我国的石油钻探技术还不够成熟，在钻探过程中，时常遭遇钻杆断折、钻孔被堵之类的事故。有一次事故让他印象最为深刻：当时，油井在提取钻杆过程中突然发生了强烈井喷，喷出的油柱超过了40米。现场一片慌乱。好在，刘广志第一时间行动起来。他一个箭步冲到设备旁，关闭了现场的采油机与泵机，成功地避免了一次重大事故。

就这样，刘广志积极地参与现场工作，并实地解决问题，积累下丰富的经验与心得。靠着这段在油田实习的日子，刘广志打下了扎实的基本功，也将这些所学所思运用到了后来的探索中。

1949年，他开始担任中国地质计划委员会勘探局钻探组工程师。当年7月，他带领着一批新老工人在北京门头沟区耿王坟工地竖起一座钻塔，用时3个月就钻成了500米深的钻孔。这就是中华人民共和国成立后，地质部门的第一座钻塔。

刘广志参加学术活动

从这以后，刘广志就在钻探领域一路深耕了下去，迅速成为中国钻探队伍的中坚力量。为了解决新中国蓬勃发展的各项事业对矿产资源的急切需求，刘广志克服种种困难，与同行们共同努力，很快就开启了中国地质人此前从未尝试过的多工种联合找矿工作。

寻找矿藏

先解决金刚石问题

然而，随着工作的开展，一个棘手的问题渐渐浮出水面。探矿技术队伍成立之初，全国只有10多台钻机。而到了1953年，全国开动钻机，连同备用钻机已经超过3000台——猛增了300倍。钻机数量猛增却并未能带来产量、效率、质量的同等提升。尤其是在迈入20世纪60年代后，新中国的钻探工程施工更是陷入了效率低、质量差、成本高的困境。

关键问题出在钻头上。当时的钻探工作，在软岩层主要使用硬合金钻头，而钻探硬岩层主要使用特砂，后来又改用钢丝切制的钢粒，钻速非常低，钢材耗费也十分惊人。为了解决这个问题，刘广志大胆提出：开展金刚石钻探，是扭转钻探事业的关键。

可金刚石从何而来呢？当时，中国尚未找到大型天然金刚石矿。上级领导指出：“必须立足于国内，立足于人造。”因此，刘广志在广泛征求意见后，开始着手领导并组织实施人造金刚石钻头的研制工作。

在刘广志的带领下，全体攻关人员经过了无数次的试验，终于在1963年11月合成了新中国的第一颗人造金刚石。此时，距离美国通用电气公司做出第一颗人造金刚石仅仅过去了8年。

经过对比试验，我国自主研发的人造金刚石钻头的钻进效率和质量都明显超过了当时的日制金刚石钻头。这也使得我国的探矿事业由此开始迅速发展起来。依靠这样有力的工具，中国先后探明了全国有储量的矿种达103种，完全推翻了国外地质学家关于“中国贫铁、缺铜、少油”的结论，为新中国的工业建设作出了巨大贡献。

探索深地

推动“伸入地球的望远镜”

为新中国解决了矿产资源的燃眉之急后，刘广志并未止步。他的足迹遍布中国各地，研究的领域也不断扩大，石油地质、海洋、水文、多种工程钻探和掘进工程中都有他的身影。

刘广志也没忘了自己的“老本行”——石油。他多次倡导关注非生物源油气，为人类找到用之不竭的洁净能源。

刘广志（右2）在隧道施工现场

他还为中国架起了一座通向地球内部的望远镜。那是在1973年，一个偶然的机会，刘广志在《美国科学家》（American Scientist）杂志上看到一篇题为《深海钻探十年》的文章。这篇文章讲述了深海钻探方面的工作：如何通过钻探抵达上地幔，研究大洋洋底的沉积和演化，并进一步证实大地扩张说、板块移动说……这个研究方法引起刘广志的浓厚兴趣。他敏锐地关注到了“大陆科学钻探”这项处于世界科学前沿的新兴学科。

当时，美苏等国都在深地探索方面取得了重大的进展。1974年，美国在俄克拉何马州钻成了伯沙罗杰斯钻洞（Bertha Rogers hole），深9583米。这个世界纪录一直保持到1980年，才被苏联科学家在科拉半岛打出的科拉超深井（SG-3，深达12262米）打破。而SG-3更是成为了地质学上的一个里程碑事件——在其中发现的“不该出现的深部循环流体”，引发了地震、地电、地磁等方面的新发现，推倒了许多传统理论。相关发现一经公布，便立即震动了全世界的科学家们。

为了追踪这门前沿学科的动态，1983年到1984年间，刘广志先后发表了多篇文章，详细介绍了深孔钻探对于研究深部地质学的重要意义，并指出我国亟待筹备超深井钻探工作。1988年，刘广志更是组织了行业内钻探和探矿机械方面的教授、专家、翻译人员，编印出版了八册《科学钻探文集》。一石激起千层浪，这也让科学钻探成为了当时地学界的热门话题。

1989年，中国的超深钻探终于由刘广志的个人倡议，变成了地学家们的集体努力。2001年8月4日，被称为“伸入地球的望远镜”的5000米深钻孔在江苏省东海县开工。当时已经年近80岁的刘广志噙着热泪激动地说：“从我提出倡议到今天，已历时8412天。我终于看到在我们国土上打自己的科研深井！”