《科学新闻》：地心争夺战

当地时间2013年12月9日11时30分，中国深海探测技术与实验项目首席科学家董树文及其合作伙伴站在AGU年会新闻中心的讲台上。

在题为“中国探测:了解地球最大大陆内部的前所未有的科学计划”的新闻发布会上，中国探测研究小组应邀发布了中国探测的当前进展及其对未来的展望。

"这是AGU第一次为中国科研项目举行特别新闻发布会."AGU公共信息部主任彼得·魏斯说。

一年一度的AGU秋季会议是世界上规模最大、水平最高的地球科学会议。今年，参加会议的人数达到24，000人。

"中国的中国探针在某些方面已经超过了美国."美国斯坦福大学教授、中国探测组织的合伙人西蒙·克伦伯震惊了在场的所有美国科学记者。《AGU会员制通讯杂志》的记者一遍又一遍地问:“中国探针在哪些方面和技术上超越了美国？”

在去美国之前，董树文对《科学新闻》记者说:“中国探测计划的实施，确实把我国纳入了世界主要深度探测国家的行列。”

事实上，与世界其他大国相比，中国的深度探索起步较晚。在世界范围内，美国和苏联自20世纪50年代和60年代以来，英国、德国、意大利、瑞士、加拿大和澳大利亚自20世纪70年代和80年代以来，都实施了深入探索地球的重大计划，并取得了丰硕的成果。直到今天，争夺地球中心的战斗从未停止过。

美苏对抗

科拉半岛位于俄罗斯的西北端，毗邻巴伦支海和白海，主要位于北极圈内。除了全年无冰的摩尔曼斯克港和丰富的矿产资源，它还与前苏联的一个重大项目有关。

这个项目看起来仍然有些神秘，它位于北城地区，距离摩尔曼斯克州的扎波利亚内市10公里。由于它位于科拉半岛，人们称之为“科拉超深钻探”。

科拉超深钻探通常被认为是冷战期间美国和苏联在深度勘探领域竞争的结果，竞争的目标是到达地壳和地幔之间的界面——莫霍面，简称莫霍面。

1961年，美国开始实施“莫霍计划”，在加利福尼亚湾附近钻井。一年后，前苏联地质部和前苏联科学院也提出了自己的“莫霍面钻探计划”，研究莫霍面和地下贵重矿石的形成过程。

该计划委托给“研究地球内部和超深钻探部门间科学委员会”，由前苏联地质部长叶夫根尼·科兹洛夫直接领导，只有少数科学家参加。

《地球科学》的作者迪恩·邓恩认为，前苏联制定了自己的“莫霍计划”，这是“1960年至1962年太空竞赛期间经济利益和国家自信相结合的结果”。

作为计划的重要组成部分，柯拉超深钻井一直处于紧张状态。尽管叶夫根尼·科·兹洛夫在20世纪80年代编撰的《柯拉超深钻探》一书中披露了一些钻探信息，但人们仍然认为这里隐藏着许多重要信息。

直到《连线》杂志在2008年发布了10张科拉超深钻探的照片，人们才对“世界上最深的钻探”有了更直观的理解。

在照片中，一座浅灰色的塔矗立在斑驳的雪道上，周围是几座低矮的工厂。工厂里面全是大型金属管。戴头盔的工人正在操作钻头。在另一个技术控制室，一名研究人员正在从地下几公里处收集数据。

1966年，美国的“莫霍计划”因财政和技术原因终止，而科拉半岛的钻探工作仍在继续。1994年钻探停止时，科拉的超深钻探达到了12262米，这一记录尚未打破。

尽管美国在陆上超深钻探方面略次于前苏联，但在此期间，美国对海洋的深度勘探引起了世界的关注。

1968年，美国实施的“深海钻探计划”的核心设备“格洛马挑战者”号探测船启航。1975年，由于德意志联邦*、日本、英国、前苏联和法国的加入，该项目成为一个国际项目。

资源检测是驱动力

美国和苏联对地球深部的探索发生在冷战时期，通常被认为是一场“激情之争”。然而，从保留下来的史料来看，两国对地心的探索也是基于实际利益的推动。

《科拉超深钻探》一书的前言写道:“近年来发现的绝大多数矿物原料资源都与未暴露于地表的矿床有关。因此，研究地壳深部结构具有越来越重要的现实意义

书中列出的四项主要任务中的第一项是“研究波罗的海盾的太古宙结晶基底和科拉半岛地区含镍的北辰甲杂岩的深部结构，并找出包括矿化在内的地质作用特征。”

由此可见，矿产资源勘探是前苏联开展深层钻探工程的内在动力，前苏联确实从中获得了丰厚的回报。

科拉超深钻芯是在钻至4024米时提取的。当钻孔深度达到9500米时，钻头冲进了一个含有黄金和钻石的地层。研究人员检查了取出的岩心，发现岩层中的含金量高达80克/吨。一般来说，只要黄金含量达到4g/吨，该金矿就具有商业开采价值。

也许科拉超深钻探的发现激励了前苏联。在他的著作《柯拉超深钻井》中，作者继续说道:“已经规定，深钻井和超深钻井的工作量应该大大增加。科拉和萨特将继续钻探。在秋明、阿纳斯塔斯耶夫-特洛伊茨克和乌拉尔安排了超深井钻井。与此同时，在第11个五年计划期间，将钻6口深井，其中3口(第聂伯-顿涅茨、里海、蒂曼-贝尔托拉)位于含油区，3口(穆隆多、诺里尔斯克、克赖沃格)位于矿区。”

美国发起的“深海钻探计划”也不甘示弱。在项目实施期间，在白垩纪中期发现了具有重大实际意义的黑色页岩，它被认为是大西洋沿岸许多重要油田的源层。

黄金时代

自20世纪70年代以来，世界进入了一个深度地球探索的黄金时期。从美国大陆反射地震勘探计划(COCORP)开始，世界主要国家相继启动了重大国家深部勘探计划和项目。

COCORP始于20世纪70年代末，是使用多道地震反射剖面技术对大陆地壳结构进行系统勘探的先驱。

在此之前，在20世纪60年代和70年代，为了寻找新的油气资源，深地震反射剖面技术在世界范围内的石油勘探行业得到了广泛的应用。在此基础上，COCORP将石油勘探的近垂直反射地震技术发展到穿透地壳甚至岩石圈的深地震反射技术，在深度和精度上达到前所未有的高度。

在计划实施期间，COCORP在美国30个州共收集了11，000公里的反射剖面。除了首次揭示了北美地壳的精细结构，COCORP还取得了意想不到的成果——在洛基山等造山带下发现了一系列油田。更重要的是，COCORP的发展引发了世界各国深部勘探项目的规划和实施，开启了国际深部勘探的新时代。

20世纪80年代，国际岩石圈委员会(ILP)启动了全球地球科学横断面计划(GGT)。该项目已经完成了对世界各大洲和造山带几十万公里的勘探。

1982年，欧洲地球探测计划(EUROPROBE)启动，以“更好地理解地壳和地幔的构造演化以及控制整个演化的动力学过程。”

这一由欧洲国家共同实施的重大项目取得了丰硕的成果。它不仅完成了横跨欧洲的地学断面，而且通过完成阿尔卑斯造山带的地震反射剖面探测，建立了碰撞造山理论和薄皮构造理论，极大地推动了地球物理理论的发展。

同时，欧洲国家也实施了自己的国家深地震反射探测计划，包括法国(ECORP、3D法国)、德国(DECORP)、英国(BIRPS)、瑞士(NRP20)和意大利(CROP)等。这些探索项目以不同的方式促进了世界对地球深部的研究和探索。

1984年，加拿大科学基金会委员会、地质调查局和一些高等院校的科学家联合发起了一项国家岩石圈探测计划。

值得一提的是，石探特别注重通过富矿区的勘探提供丰富可靠的成矿信息。这种做法增强了投资者的信心，并促使许多矿业公司增加了对深度勘探的投资，使加拿大得以保持其作为世界主要矿业国家的地位。

在接受《科学新闻》采访时，石探针公司首席科学家罗恩·克洛维斯说，地球深部探测的主要意义首先在于对地球演化过程形成的基本认识，以及对岩石圈组成、结构和演化过程的探索。同时，它也有利于矿产和油气资源的勘探，加深对地震等地质灾害过程的认识，开发适合化学、物理、天文学或生物学等许多领域科学研究的复杂仪器和设备。

永不停止

"进入新世纪以来，人们对地球物理研究的兴趣再次被唤起."谈到当前全球深度勘探的发展，美国地质调查局地震科学中心的教授沃尔特·穆尼说。

2000年，基于先前实施的四维地球动力学计划(AGCRC)，澳大利亚联邦科学与工业研究所提出了一个新的地球玻璃计划(GlassEarth)，目标是使澳大利亚大陆1公里内的地壳“透明”

本方案对成矿带内地壳精细结构的勘探，为成矿理论研究和资源调查提供了技术支持，从而在覆盖层下发现了奥灰坝超大型矿床。六年后，澳大利亚宣布启动澳大利亚大陆结构和演化计划。

2003年，美国国家科学基金会(NSF)建立了地球透镜计划(EarthScope)，这开启了继COCORP之后的第二轮地球探索。美国预算超过200亿美元，再次成为世界深度勘探的领导者。

远至科拉半岛，尽管进一步的钻探暂时停止，但油井的主井仍处于合适的条件下。2007年，俄罗斯科学院地球物理研究所副所长叶夫根尼·罗戈津(Yevgeny Rogozhin)在接受俄罗斯之声电台采访时表示，仍有少量研究人员留在科拉超深钻井平台上，对从地壳深处获得的岩心进行持续研究。

在俄罗斯的其他地区，一些超级钻井项目也正在实施，这使俄罗斯在资源勘探方面取得了巨大成就。

在东亚，日本在2007年发射了自己的海洋钻井船“地球”，希望穿透海洋地壳到达岩石圈，作为探索地球深部秘密的一个突破。

深入了解人类赖以生存的地球的重要性已经成为所有国家的共识。联合国将2008年命名为“地球年”，呼吁世界关注地球科学，确保资源供应，保护生态环境，支持脆弱的生命系统。

为此，国际地质科学联合会(IUGS)和联合国教育、科学及文化组织(教科文组织)已正式提议进入我们最后的前沿——地下材料和结构，呼吁加强对地球深部的探索和了解。

面对未来，中国地球科学研究院首席科学家拉里·布朗充满信心地表示，地球物理研究将在资源勘探、研究地质灾害的内在机制和建立灾害预警系统方面发挥重要作用。

如今，世界对深度勘探的关注也转移到了中国。

据董树文介绍，在世界主要的深度勘探国家中，美国迄今已完成约6万公里的深反射地震剖面，俄罗斯约2.48万公里，英国2万公里，意、德、澳三国均约1万公里。

由于“中国探测”的实施，中国已经进入了国际深度勘探的万公里俱乐部。在AGU的新闻发布会上，西蒙·克伦伯说，如果中国探测的第二阶段继续下去，它将在各个方面超过美国和西方国家。

在地壳结构特别复杂的中国获得的数据和信息，不仅对了解该国的地壳结构、资源开发和地质灾害预测具有重要意义，而且有利于加深国际学术界对全球地壳结构的了解。

“我非常钦佩和尊重中国探针。我真诚地希望，在未来的几十年里，中国科学家将继续探索地球的深处，甚至扩大它。”沃尔特·穆尼说:“在未来，新一代地球科学家的科学发现，无论是中国的还是国际的，都将基于中国探测器今天获得的基本数据。”■(原标题:地心大战)相关主题:聚焦中国的登陆计划

科学新闻(2013年第12期科学新闻封面)