透视地球 各国都做了什么

贾斌

新闻背景

不久前，中国启动了地震科技创新项目。通过实施“透明地壳”、“解剖地震”、“弹性城乡”、“智能服务”四个计划，中国将在未来10年大幅度提高地震科学研究水平和防震减灾能力，达到国际先进水平。

那么，世界上所有的国家都做了什么来透视地球呢？

自20世纪60年代以来，随着人类对海洋认识的加深，划时代的板块构造理论得到了发展，它几乎完美地解释了与海洋有关的地质问题。因此，人们开始将板块构造理论应用于陆地，即板块构造的“着陆”。

在研究海洋地质的过程中，科学家们广泛采用了地球物理方法，并将钻探与富有成效的结果相结合。自然，大陆地质学的研究也可以遵循这一思路。因此，自20世纪70年代以来，各国相继开展了各种大陆勘探项目，大大完善了大陆地质理论，取得了良好的经济效益。

1.美国

大陆反射地震勘探计划和地球透镜计划

20世纪70年代末，美国率先实施了大陆反射地震勘探计划。本方案的研究方法来源于石油勘探技术。通过设置一系列测线，采集人工地震产生的地震波，经过处理后可以获得大量的地下地质构造信息。该计划取得了许多卓越的成果，如揭示了美国东海岸阿帕拉的夏延山脉的结构和西部山脉的地下结构，特别是在落基山断层下发现了一系列油田。一系列的科学和社会效益使该计划成为一个深入探索的模式。此外，这一勘探计划的结果也触发了其他国家相关计划的发布。

2001年，美国国家科学基金会、美国地质调查局和美国国家航空航天局联合发起了一个新的开创性地球探索计划——地球透镜计划。它采用多种技术手段，探索北美大陆的三维结构，加深对北美大陆结构和演化的理解，大大提高对北美大陆结构和演化的实际认识。该计划是一项新的高风险地质勘探工作，分为四个方面:

首先是建立一个由2000个地震观测点组成的常规移动网络，该网络将轮流进行地震观测并实时收集数据。收集范围包括来自当地、地区和偏远地区的信息。它可以用来研究地幔，甚至近3000公里深处的地核和地幔边界。此外，它还可用于监测火山和地震活动以及预测灾害。

第二是为圣安德烈斯断层建立一个深层观测站。圣安德烈斯断层是北美板块和太平洋板块的分界线。它也是地球上最活跃的断层之一。它穿过经济发达、人口稠密的美国西海岸。研究水平很高，风险也很高。因此，为了进一步研究断层活动规律，在这里设置了一个4公里深的钻孔。通过斜井钻进，可穿过垂直深度为3公里的断层带，到达断层带另一侧的原状围岩。最后，从断裂带中取出一个40米长的岩心进行科学研究，并在深部建立了一个观测站进行长期观测和研究。

第三项是板块边界观测站，利用全球定位系统和应变仪连续观测太平洋板块和北美板块的相互运动，研究地震和火山引起的地壳缓慢变形，加深对地震和火山爆发逼近过程的认识，提高预测的准确性。

第四项是合成孔径干扰雷达。这是一种由卫星携带的研究地面微小变化的仪器。它可用于火山和地震灾害的研究，还可提供地下水和石油开采引起的地面沉降信息。

美国地球透镜计划于2003年获得国会批准，为期15年(2003-2018年)，预计投资超过200亿美元。

2.欧洲深度勘探计划

自1981年以来，在美国深度勘探计划的影响下，欧洲国家相继推出了自己的宏伟计划。

欧洲深部勘探计划(1982001)旨在实施新一代重大项目，以更好地理解欧洲大陆地壳和地幔的构造演化以及控制整个演化的动力学过程。欧洲探索计划选择了九个目标区域进行重点研究，每个区域都由一个高度自治的研究团队负责。所有团队都致力于利用地质学、地球化学和地球物理学的结合来理解地球表面和深层之间的关系，并解释欧洲大陆岩石圈主要特征的形成过程。

在这个计划实施以来的20年里，30多个国家和数千名地质学家参加了这个项目。从俄罗斯的乌拉尔山到葡萄牙的里斯本，从土耳其到瑞典，地质学家对欧洲的主要地质构造进行了系统的研究，取得了丰硕的成果，加深了人们对欧洲大陆深部构造和地质过程的认识，极大地促进了科学研究的跨境合作。

3.英国反思地震计划

英国地震反思计划自1981年开始实施。勘探范围包括不列颠群岛和邻近的大陆架，揭示了该地区地壳和地幔的结构特征，为北海油田的发现奠定了基础。

令人意想不到的是，该计划开发的新地球探索技术在寻找恐龙灭绝的原因方面发挥了巨大作用。我们知道，在6500万年前的白垩纪末期，地球上的霸主恐龙突然灭绝了。一种推测是，一颗直径至少10公里的陨石与地球相撞，导致了全球气候的巨大变化和恐龙的灭绝。

然而，如果这么大的陨石与地球相撞，它一定会留下一个巨大的陨石坑，那么它在哪里呢？早期科学家通过对墨西哥湾地区的岩石学研究发现，这里可能有一个巨大的陨石坑，但它的形状和大小一直是个谜。因为这里的大部分区域都在海底，很难观察到。因此，从1996年1月至5月，该项目的科学家与美国和墨西哥的地质学家一起，对墨西哥湾地区进行了详细的勘探，最终确定那里有一个直径约100公里的巨大陨石坑，这为恐龙灭绝的科学问题的研究增加了一个重要部分。

4.加拿大岩石圈勘探计划

加拿大岩石圈勘探计划(1984-2003)是加拿大的一个国家多学科合作地球科学研究项目，旨在全面了解北美大陆北半部的大陆演化。加拿大本身的地质演化已有40多亿年的悠久历史，这使加拿大成为研究地球大陆早期历史和随后演化的最理想的国家。

在漫长的历史中，大陆发生了什么变化，发生了什么地质作用，大陆的组成是什么。这些问题不仅对加拿大，而且对全球地质研究都具有重要意义。此外，加拿大矿产资源丰富，矿业是该国的支柱产业之一。弄清地下矿产的分布和储量对国家的经济发展具有重要意义。因此，加拿大岩石圈勘探计划从一开始就具有科学和社会的双重目标。

自1984年以来，参与这项研究的750多名作者发表了近2000部作品，详细描述了加拿大大陆的演化特征，绘制了详细的岩石圈剖面图，特别关注采矿开发区的勘探，并为采矿勘探和开采提供了更详细的信息。

这些不仅大大提高了加拿大大陆的地质研究水平，也极大地促进了该国矿业的发展。丰富的成矿信息增强了矿业公司投资的信心。

扩展阅读

中国深部地球探测展望

中国有着世界上罕见或独特的地质现象，如有38亿年历史的大陆、独特的青藏高原和喜马拉雅山等。有许多科学研究问题。此外，大陆经常发生强烈地震，造成巨大的生命和财产损失。此外，中国的石油、天然气和矿产资源，尤其是铁矿石、铜矿和石油，非常贫乏，严重依赖进口。此外，中国矿产资源的开采深度基本在500米以内，深部矿产的勘探和开采进展甚微。对地球深部进行系统研究，不仅有助于解决许多科学问题，减少地震灾害造成的损失，而且可以探明地下油气和矿产储量，缓解中国资源压力。

因此，自2008年起，我国开始实施为期5年(2008-2012年)的深部勘探技术与实验研究专项工程，这是我国历史上最大的深部勘探计划。该项目分为九个子课题，旨在通过地质、地球化学和地球物理方法，对中国重大科学问题、矿产和石油资源聚集区以及重大地质灾害区进行示范研究。

这项研究聚集了中国118个机构、1600多名科学家和技术专家。这项研究覆盖全国，特别是青藏高原、华北平原和长江中下游成矿带等重点地区，取得了许多新的成果。如青藏高原的深部成果已被揭示，雅鲁藏布江流域已发现大型铁矿床，具有良好的经济效益和社会效益。

这个项目的第一阶段已经成功完成。我希望下一阶段会给我们带来更多的惊喜。