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谢和平院士首次分享全球首套深海沉积物保温保压取样设备的研发心路

从医学“活检”到给地球做“活检”

  今年9月底,国内各大主流媒体纷纷报道了一则新闻:全球首套深海沉积物保温保压取样设备海试成功。这是国际上首次获得保温保压的深海沉积物原位保真样本,这也意味着人类首次获取地球深部真实的“活体”样本,可以来给地球做一次“活检”。

  该套取样装备正是由中国工程院院士谢和平领衔的深圳大学与四川大学团队自主研制的。近日,谢和平院士在深圳大学为青年学者做的报告中,首次分享了这项研究背后的心路历程。原来,给地球做“活检”最早是受到医学领域的肿瘤活体取样检测技术启发,而在攻关保真取样技术时,又从超市的保鲜膜技术得到灵感。

  文/广州日报全媒体记者王纳、轩慧

  填补世界技术空白

  9月23日,由谢和平院士领衔团队自主研制的深海沉积物(天然气水合物)保温保压取样装备海试成功。这一成果突破了深海沉积物(天然气水合物)保压取样技术难题,填补了深海沉积物(天然气水合物)保温取样技术世界空白,实现了全球保温保压沉积物(天然气水合物)样品获取零的突破。

  “深部岩石原位保真取芯与保真测试分析系统”是由谢和平院士主持的国家重大科研仪器研制项目,旨在为深部资源勘探开发、地下能源存储、深部空间利用、军事防护工程、深部灾害控制等提供新的研究手段与平台。

  自2018年以来,谢和平院士领衔团队致力于深部原位保真取芯与保真测试技术装备研究,针对深海沉积物(天然气水合物)保真取芯技术瓶颈重点攻关,历经数年攻关,终于成功自主研制深海沉积物(天然气水合物)保温保压取样器。

  当日,在海南省深海技术创新中心组织的“深海深渊科考与装备海试共享航次”下,深海沉积物(天然气水合物)保温保压取样器搭载于我国4500米级载人潜水器“深海勇士”号,在南海1370米水深区域完成既定作业任务,获得保持原位压力13.8MPa、温度6.51℃的深海沉积物(天然气水合物)样品。

  令人振奋的是,这是一套我国具有独立自主知识产权的装备,它不仅实现了深海沉积物(天然气水合物)保温保压取样、原位保真移位、原位保真测试,还形成了深海物质资源保真勘探全新原理技术体系,实现了深海探矿技术装备的国产化与自主化。此次深海原位保真取样成功也标志着我国深海沉积物(天然气水合物)保温保压取芯技术达到世界领先水平,为我国深海资源勘探开发与海洋科学探索提供了技术装备支撑。

  灵感来源于保鲜膜

  10月21日,中国工程院院士、深圳大学深地科学与绿色能源研究院院长谢和平为深圳大学新进教师、博士后、专职研究员、青年科学家学者等作了题为“创新创造来自平凡中的想象——与青年学者谈体会”的专题报告。

  “其实创新创造并不一定要惊天动地,而是来源于日积月累、来源于平凡中去发展、想象中去创造。”在报告中,谢和平院士用其领衔科研团队的研究实例来告诉青年学者是如何在想象中思考的。

  传统取芯勘探技术无法获取原位环境的真实参数,现有的深部工程(地质勘探、矿业工程、油气开采等)研究探索都是用“普通岩芯” 来研究,深钻获取的“普通岩芯” 释放了压力、温度、孔隙水等成分,已严重失真,已与所处深部原位环境无关。比如深部岩层可能存在的生命体消亡等等。这就导致深部工程实践存在一定的盲目性。

  那么,能否取出保持深部原位环境的岩芯样本呢?“受到医学领域肿瘤活体取样检测技术启发,我们团队在国际上首次提出了深部原位保真取芯技术。”谢和平院士说,“我们要获取地球深部真实的‘活体’样本,来进行原‘质’原‘位’的测参数、建模型、创理论。”

  由此,团队首次提出“五保”取芯的概念,分别是保温、保压、保质、保湿、保光。那么要如何实现“五保”取芯呢?谢和平院士说:“我们又从日常的超市保鲜膜技术得到了灵感,我们可以在取出地芯时候,用特殊的保鲜膜把它包裹起来。”

  经过多年的技术攻关,谢和平团队取得了丰硕成果。2021年,深部矿山保压保瓦斯取芯系统实现了保压保瓦斯取芯,最终连续3次取得岩芯;2022年9月23日,团队研制的“深海可燃冰保压保温取芯系统”在南海进行了海试;同日,深部岩石“五保”取芯与保真测试系统成功在南海海马冷泉海域1370米水深区域保温保压取样装备海试成功。目前,谢和平院士团队正在继续攻关深部岩石“五保”取芯与保真测试系统,在他的计划表里,这套系统未来还能用到深空探索之中。

 
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