開展深部探測工程要發(fā)揮群體性優(yōu)勢

趙文津（中國地質(zhì)科學院，北京100037）

卷首文摘

開展深部探測工程要發(fā)揮群體性優(yōu)勢

趙文津
（中國地質(zhì)科學院，北京100037）

趙文津 北京人，中國工程院資深院士。曾任中國地質(zhì)科學院常務副院長等職，現(xiàn)任中國地球物理學會大陸動力學委員會主任、勘探地球物理委員會顧問組組長等職。主要從事礦產(chǎn)勘查和深部地球物理探測。

近幾年國內(nèi)對地下深部探測工程給予了較多注意，這是很必要的。因為我國地表1︰25萬比例尺的地質(zhì)填圖已經(jīng)完成。地表地質(zhì)與地下情況是不同的，而礦產(chǎn)與地震均發(fā)生在深部，如何將地表地質(zhì)情況與深部地質(zhì)構(gòu)造情況聯(lián)結(jié)起來，這就是深部探測工程所要解決的主要科學問題。

在中國，人們對地下深部探測工程的理解很不同。有的強調(diào)發(fā)現(xiàn)地心的密碼（3000～6000 km深處），有的強調(diào)找500～2000 m深部礦產(chǎn)，有的強調(diào)確定活動斷裂產(chǎn)出與延深以解釋地震發(fā)生的原因，有的強調(diào)發(fā)現(xiàn)地幔蓋層斷裂30～80 km深以尋找軟流圈上涌通道，有的強調(diào)研究地幔柱分布以發(fā)展大陸動力學等等。目標不同，技術(shù)思路不同，使用的探測技術(shù)方法和對探測數(shù)據(jù)解釋也就不同。

深部探測工程與通常單科性的地質(zhì)調(diào)查不同，是地質(zhì)、地球物理、地球化學、大地測量，以及鉆探工程等高度綜合性的大系統(tǒng)工程，其中打超深鉆基準井以取得深部地質(zhì)與地球物理參數(shù)，用以校證和輔助解釋所取得的深部數(shù)據(jù)，更要有大的資金投入。前蘇聯(lián)在科拉半島元古代地層區(qū)打了一個12.2 km深的超深鉆，用了10多年，成為世界絕唱。

早期地下深部探測是以地殼為勘察對象，探測深度限于30～40 km；現(xiàn)在，則進一步發(fā)展到以地殼與上地幔為研究對象，探測深度一般在0～200 km，或660 km，即達到上下地幔的過渡帶。

找深部金屬礦產(chǎn)與研究深部地質(zhì)構(gòu)造不同，由于金屬礦產(chǎn)規(guī)模較小和礦體形狀復雜，結(jié)構(gòu)性質(zhì)變化又大，探測工作有很大特點。過去我們是以埋深在500 m深度以淺的礦產(chǎn)為對象，現(xiàn)在技術(shù)經(jīng)濟條件允許將開采深度增加到1000～1500 m，一般性礦產(chǎn)埋藏過深目前是不能利用的。要加大找礦深度，必需研發(fā)一套與地下深部探測完全不同的方法技術(shù)來探測。

我國地下深部探測開始于1959年，中國科學院曾融生先生帶隊在柴達木冷湖等地區(qū)開展地震測深方法試驗，得到了上地幔頂部廣角地震反射數(shù)據(jù)。1976年唐山大地震以后，國家地震局在唐山震區(qū)進行了深反射地震試驗，探測地下10～20 km深的地殼結(jié)構(gòu)，以研究地震產(chǎn)生的構(gòu)造背景，取得了很好的結(jié)果。

1978年法國政府正式通過外交途徑向中國政府提出合作開展喜馬拉雅地殼上地幔研究的要求，我國積極響應，1980—1982年開展了合作研究，由地質(zhì)部與中國科學院的地層古生物、構(gòu)造、巖石、爆炸地震、大地電磁測深法，古地磁等領(lǐng)域的專業(yè)人員參與。在藏南完成了3條總長1500 km的地震測深探測（主要是2條東西向大剖面）及8個大地電磁測深點，4個天然地震觀測臺站的觀測。這是我國第一次實施的綜合性研究，取得了很好科學成果，引進了一些先進技術(shù)與研究方法，培養(yǎng)了一支深部探測隊伍。先后在Nature等刊物上發(fā)表多篇文章，引起國際地學界轟動；在此基礎(chǔ)上1985—1995年我們又獨立自主地開展了從亞東—格爾木—內(nèi)蒙額濟納旗總長2450 km的綜合地學大斷面測量與研究。其中補作了1390 km的地震測深觀測及多點地熱流測量。其成果得到國際組織高度評價，并作為樣板資助出版在世界推廣。

為了進一步提高深部探測科學技術(shù)水平，1992年我國又與美國、德國、加拿大等國家合作開展“喜馬拉雅與青藏高原深剖面測量與研究”（即INDEPTH項目），以高分辨率的深反射地震法（美國最早于1977年開展深反射地震試驗與全國應用，工作經(jīng)驗豐富）為主多學科多方法的深部調(diào)查，研究藏南3個重大的科學問題，即1）沿雅魯藏布江是當代最新最典型的大陸與大陸的碰撞帶（即印度大陸與歐亞大陸碰撞），碰撞后大陸之間地殼與上地幔發(fā)生了哪些現(xiàn)象？2）地球上最高最新的造山帶——喜馬拉雅山是怎么樣形成的？檢驗已提出的多個造山模型。3）地球上最新、最高、規(guī)模最大的青藏高原巨厚地殼厚度、結(jié)構(gòu)是如何形成的？經(jīng)過1992—1996年的工作取得了很好的結(jié)果，先后在Nature、Science發(fā)表了7篇文章，引起國際關(guān)注，推動了國際上更廣泛地開展青藏高原研究；1996年國際地質(zhì)大會上，國際巖石圈委員會主席K. Burke在主旨報告中提出，INDEPTH項目的合作模式是國際地學界聯(lián)合攻關(guān)的可推廣的模式?，F(xiàn)在INDEPTH項目已推進到祁連山與阿拉善地塊，這些老縫合帶老地塊地區(qū)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造又有許多新的特點。

總結(jié)這3次工作的經(jīng)驗，中國的深部探測工作已有很好的工作基礎(chǔ)。中國的科技人員完全可以在中國這塊拼合的大陸上演一出好戲。中國在深部探測領(lǐng)域中最大的短板是軟實力較弱，特別是研究思想不開闊，研究目標不集中，學科思維單一，個人單兵操作，群體討論很少，習慣于驗證外國人提出的模式，加之許多數(shù)據(jù)不能共享，嚴重束縛了國人創(chuàng)新發(fā)展，與當前已進入大地球科學的形勢很不適應，使我們的深部探測總是無法上升到更高層次，從而解決中國地學問題，為地球科學的新發(fā)展做出重大貢獻。最近幾年，國內(nèi)又開展了全國性的深部探測，將會遇到很多新問題，如老構(gòu)造地層區(qū)、老的巖漿巖分布區(qū)、老的裂谷帶等等方面，這更需要我們理出一條新思路，機會在等待我們，希望我們能取得更輝煌的科學成果。

—— 摘自《科技導報》2015年 第16期 第1頁