金剛石有極高的硬度和導(dǎo)熱性，在工業(yè)上應(yīng)用非常廣泛，可以用來切削和刻畫其他物質(zhì)，因此在航空航天、國(guó)防軍工、高檔數(shù)控機(jī)床、芯片制造、汽車、石油與天然氣鉆井、地質(zhì)勘探等國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。從某種意義上說，金剛石就是“工業(yè)的牙齒”。

       但這顆堅(jiān)硬無比的牙齒，并不是哪個(gè)國(guó)家都能擁有的——至少在70年前，中國(guó)就是如此。

       世界上天然金剛石資源十分匱乏。各國(guó)科學(xué)家們因此紛紛投入人造金剛石的研究中。1954年，通用電氣的超壓計(jì)劃終于成功制造了一批人造金剛石。對(duì)西方國(guó)家來說，這一突破解決了一大難題。但在中國(guó)，問題卻依然在。天然金剛石資源匱乏，又無法引進(jìn)人造金剛石技術(shù)，難道中國(guó)的工業(yè)就要就此被其他國(guó)家遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩到身后了嗎？

       在這樣的時(shí)刻，一個(gè)人站了出來——他就是素有“中國(guó)鉆探之父”之稱的中國(guó)工程院院士、探礦工程專家劉廣志。

       立志報(bào)國(guó)

       不能上天就入地

       劉廣志1923年3月11日生于北平。幼年時(shí)，他曾目睹侵華日軍的狂轟濫炸，因此，他決心要學(xué)習(xí)造飛機(jī)，把侵略者趕出中國(guó)。高中一畢業(yè)，他就設(shè)法逃出了已經(jīng)被日軍占領(lǐng)的北平，考進(jìn)了西南聯(lián)合大學(xué)機(jī)械系。不久，劉廣志因參加學(xué)生運(yùn)動(dòng)，無法繼續(xù)在西南聯(lián)大就讀，于是轉(zhuǎn)入地處陜西漢中的國(guó)立西北工學(xué)院礦冶系就讀。

       “不能上天就入地”，自此，他也立下了新的志向——為祖國(guó)尋找地下寶藏。

       1947年，剛畢業(yè)的劉廣志便奔赴玉門關(guān)，在玉門油田做了近三年的工程實(shí)習(xí)員。

1947年，劉廣志在西北工學(xué)院留影

       甘肅玉門油礦是支撐中國(guó)堅(jiān)持抗戰(zhàn)的唯一一座石油能源基地。在這里，劉廣志真正開始接觸到了鉆探。當(dāng)時(shí)我國(guó)的石油鉆探技術(shù)還不夠成熟，在鉆探過程中，時(shí)常遭遇鉆桿斷折、鉆孔被堵之類的事故。有一次事故讓他印象最為深刻：當(dāng)時(shí)，油井在提取鉆桿過程中突然發(fā)生了強(qiáng)烈井噴，噴出的油柱超過了40米。現(xiàn)場(chǎng)一片慌亂。好在，劉廣志第一時(shí)間行動(dòng)起來。他一個(gè)箭步?jīng)_到設(shè)備旁，關(guān)閉了現(xiàn)場(chǎng)的采油機(jī)與泵機(jī)，成功地避免了一次重大事故。

       就這樣，劉廣志積極地參與現(xiàn)場(chǎng)工作，并實(shí)地解決問題，積累下豐富的經(jīng)驗(yàn)與心得?？恐@段在油田實(shí)習(xí)的日子，劉廣志打下了扎實(shí)的基本功，也將這些所學(xué)所思運(yùn)用到了后來的探索中。

       1949年，他開始擔(dān)任中國(guó)地質(zhì)計(jì)劃委員會(huì)勘探局鉆探組工程師。當(dāng)年7月，他帶領(lǐng)著一批新老工人在北京門頭溝區(qū)耿王墳工地豎起一座鉆塔，用時(shí)3個(gè)月就鉆成了500米深的鉆孔。這就是中華人民共和國(guó)成立后，地質(zhì)部門的第一座鉆塔。

劉廣志參加學(xué)術(shù)活動(dòng)

       從這以后，劉廣志就在鉆探領(lǐng)域一路深耕了下去，迅速成為中國(guó)鉆探隊(duì)伍的中堅(jiān)力量。為了解決新中國(guó)蓬勃發(fā)展的各項(xiàng)事業(yè)對(duì)礦產(chǎn)資源的急切需求，劉廣志克服種種困難，與同行們共同努力，很快就開啟了中國(guó)地質(zhì)人此前從未嘗試過的多工種聯(lián)合找礦工作。

       尋找礦藏

       先解決金剛石問題

       然而，隨著工作的開展，一個(gè)棘手的問題漸漸浮出水面。探礦技術(shù)隊(duì)伍成立之初，全國(guó)只有10多臺(tái)鉆機(jī)。而到了1953年，全國(guó)開動(dòng)鉆機(jī)，連同備用鉆機(jī)已經(jīng)超過3000臺(tái)——猛增了300倍。鉆機(jī)數(shù)量猛增卻并未能帶來產(chǎn)量、效率、質(zhì)量的同等提升。尤其是在邁入20世紀(jì)60年代后，新中國(guó)的鉆探工程施工更是陷入了效率低、質(zhì)量差、成本高的困境。

       關(guān)鍵問題出在鉆頭上。當(dāng)時(shí)的鉆探工作，在軟巖層主要使用硬合金鉆頭，而鉆探硬巖層主要使用特砂，后來又改用鋼絲切制的鋼粒，鉆速非常低，鋼材耗費(fèi)也十分驚人。為了解決這個(gè)問題，劉廣志大膽提出：開展金剛石鉆探，是扭轉(zhuǎn)鉆探事業(yè)的關(guān)鍵。

       可金剛石從何而來呢？當(dāng)時(shí)，中國(guó)尚未找到大型天然金剛石礦。上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)指出：“必須立足于國(guó)內(nèi)，立足于人造?！币虼?，劉廣志在廣泛征求意見后，開始著手領(lǐng)導(dǎo)并組織實(shí)施人造金剛石鉆頭的研制工作。

       在劉廣志的帶領(lǐng)下，全體攻關(guān)人員經(jīng)過了無數(shù)次的試驗(yàn)，終于在1963年11月合成了新中國(guó)的第一顆人造金剛石。此時(shí)，距離美國(guó)通用電氣公司做出第一顆人造金剛石僅僅過去了8年。

       經(jīng)過對(duì)比試驗(yàn)，我國(guó)自主研發(fā)的人造金剛石鉆頭的鉆進(jìn)效率和質(zhì)量都明顯超過了當(dāng)時(shí)的日制金剛石鉆頭。這也使得我國(guó)的探礦事業(yè)由此開始迅速發(fā)展起來。依靠這樣有力的工具，中國(guó)先后探明了全國(guó)有儲(chǔ)量的礦種達(dá)103種，完全推翻了國(guó)外地質(zhì)學(xué)家關(guān)于“中國(guó)貧鐵、缺銅、少油”的結(jié)論，為新中國(guó)的工業(yè)建設(shè)作出了巨大貢獻(xiàn)。

       探索深地

       推動(dòng)“伸入地球的望遠(yuǎn)鏡”

       為新中國(guó)解決了礦產(chǎn)資源的燃眉之急后，劉廣志并未止步。他的足跡遍布中國(guó)各地，研究的領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，石油地質(zhì)、海洋、水文、多種工程鉆探和掘進(jìn)工程中都有他的身影。

       劉廣志也沒忘了自己的“老本行”——石油。他多次倡導(dǎo)關(guān)注非生物源油氣，為人類找到用之不竭的潔凈能源。

劉廣志（右2）在隧道施工現(xiàn)場(chǎng)

       他還為中國(guó)架起了一座通向地球內(nèi)部的望遠(yuǎn)鏡。那是在1973年，一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，劉廣志在《美國(guó)科學(xué)家》（American Scientist）雜志上看到一篇題為《深海鉆探十年》的文章。這篇文章講述了深海鉆探方面的工作：如何通過鉆探抵達(dá)上地幔，研究大洋洋底的沉積和演化，并進(jìn)一步證實(shí)大地?cái)U(kuò)張說、板塊移動(dòng)說……這個(gè)研究方法引起劉廣志的濃厚興趣。他敏銳地關(guān)注到了“大陸科學(xué)鉆探”這項(xiàng)處于世界科學(xué)前沿的新興學(xué)科。

       當(dāng)時(shí)，美蘇等國(guó)都在深地探索方面取得了重大的進(jìn)展。1974年，美國(guó)在俄克拉何馬州鉆成了伯沙羅杰斯鉆洞（Bertha Rogers hole），深9583米。這個(gè)世界紀(jì)錄一直保持到1980年，才被蘇聯(lián)科學(xué)家在科拉半島打出的科拉超深井（SG-3，深達(dá)12262米）打破。而SG-3更是成為了地質(zhì)學(xué)上的一個(gè)里程碑事件——在其中發(fā)現(xiàn)的“不該出現(xiàn)的深部循環(huán)流體”，引發(fā)了地震、地電、地磁等方面的新發(fā)現(xiàn)，推倒了許多傳統(tǒng)理論。相關(guān)發(fā)現(xiàn)一經(jīng)公布，便立即震動(dòng)了全世界的科學(xué)家們。

       為了追蹤這門前沿學(xué)科的動(dòng)態(tài)，1983年到1984年間，劉廣志先后發(fā)表了多篇文章，詳細(xì)介紹了深孔鉆探對(duì)于研究深部地質(zhì)學(xué)的重要意義，并指出我國(guó)亟待籌備超深井鉆探工作。1988年，劉廣志更是組織了行業(yè)內(nèi)鉆探和探礦機(jī)械方面的教授、專家、翻譯人員，編印出版了八冊(cè)《科學(xué)鉆探文集》。一石激起千層浪，這也讓科學(xué)鉆探成為了當(dāng)時(shí)地學(xué)界的熱門話題。

       1989年，中國(guó)的超深鉆探終于由劉廣志的個(gè)人倡議，變成了地學(xué)家們的集體努力。2001年8月4日，被稱為“伸入地球的望遠(yuǎn)鏡”的5000米深鉆孔在江蘇省東海縣開工。當(dāng)時(shí)已經(jīng)年近80歲的劉廣志噙著熱淚激動(dòng)地說：“從我提出倡議到今天，已歷時(shí)8412天。我終于看到在我們國(guó)土上打自己的科研深井！”

鉆井設(shè)備和工具

       2005年3月9日，科鉆一井的鉆井終孔深度達(dá)到5158米，超額完成了既定的鉆井計(jì)劃。這一工程項(xiàng)目的實(shí)施，不僅對(duì)于我國(guó)鉆探技術(shù)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用，在地質(zhì)科學(xué)上也收獲頗豐：不僅發(fā)現(xiàn)了連續(xù)400米的金紅石帶，還在1000多米處取得了地下液體，并獲得了巖心、測(cè)井、巖心對(duì)比和定位等三大剖面的信息。

       從打破我國(guó)鉆探技術(shù)的關(guān)鍵難題，到引領(lǐng)深地探究，為我國(guó)架起深入地球內(nèi)部5000米的望遠(yuǎn)鏡，劉廣志在鉆探事業(yè)中，始終保持著赤子熱忱之心，也成為了我國(guó)鉆探領(lǐng)域中不折不扣的領(lǐng)路人。

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