科學鑽探被譽為人類的「入地望遠鏡」。
目前，全球深部鑽探還停留在地球表層，最深的記錄是由前蘇聯創造的12千米的深度。
人類走向地心尚待時日…… 製圖：殷立春
1864年科幻小說作家凡爾納發表科幻小說《地心遊記》，描寫了黎登布洛克教授三人按照前人的指引，由冰島的斯奈弗火山口下降，經過三個月的旅行，歷盡苦難，最後由於巖流的衝擊，又從地中海西西里北部的斯多倫波利島上的一個火山口回到了地面的故事。如今，隨著各國對地球深部探測，人類對地球內部的了解將從科幻小說逐漸走向現實。
地球深部既是重要的戰略空間，又蘊含著豐富的資源，還是重大地質災害的策源地。我國國土面積遼闊，其深部情況不得而知。2011年7月公布的中國「十二五」科學和技術發展規劃中，強調了對「三深」、「三極」的科學考察。科技部部長萬鋼在1月19日舉行的全國科技工作會議上表示，2013年將力攻深空、深海、深地等領域的重大關鍵技術，不斷拓展中國發展的戰略空間。「深地」概念逐漸走入公眾視野。2008年開始，我國「深部探測技術與實驗研究」專項啟動，揭開了中國挺進地心的序幕。
資源勘查 走向深部成必然
2011年7月，科技部公布「十二五」科學和技術發展規劃，強調了對深海、深地、深空，以及南極、北極、青藏高原這「三深」、「三極」的科學考察，並提到了「中國發展的戰略空間」的高度。隨著「蛟龍」入海和神州系列飛船的上天，公眾對深海和深空有了基本的了解。那麼，究竟什麼是深地？
「我們所談『深地』和『深部』概念基本可以重合，但究竟多深才算是深地，不可一概而論。從地球認知的角度，地表以下的部分都可以叫深地。從金屬礦產資源的角度，1000米至5000米就可以算作深部，而在石油天然氣開採方面的深地大約在8000米至地下萬米。地球物理科學談論的深地涉及的部分更廣，從5000米到地心都可以算作深地。」中國地質科學院深部探測研究中心主任陳宣華解釋。
實際的深地研究主要集中在地殼部分（地殼平均厚度35公裡），這一層主要由堅硬的巖石組成。近年的鑽探結果表明，在深達3公裡以下時，每深入100米溫度升高2.5℃，到11公裡深處溫度已達200℃甚至更高。既然，地質條件如此複雜，那麼我們為什麼還要進行深地科學考察？
「深部探測的原因很多，但首要的是國家的資源保障問題。我國已經進入資源能源高速消耗期，國家經濟發展和建成小康社會都需要能源的支撐。」「深部探測技術與實驗研究」專項技術負責人、中國科學院院士李廷棟告訴記者。來自工信部數據顯示，2012年進口原油2.85億噸，對外依存度達到了58.7%，已經超過50%的能源預警線。此外，中國鐵礦石的進口數量也呈現逐年攀升的趨勢。能源安全成為制約我國經濟可持續發展的最大瓶頸，而地表或淺層礦產發現的機會越來越小，資源勘查走向深部成為必然。
「汶川地震和玉樹地震給百姓帶來巨大的生命和財產損失，教訓慘痛。地質災害的頻發要求深部探測揭示地質災害成災機理和過程，為高精度的預警預報提供理論依據。」李廷棟補充說，「目前我們對地下空間的利用僅僅在地鐵、停車場等層面，未來我們很可能在北京、上海等土地資源稀缺的特大城市中見到『地下城』。另外，核廢料等放射性物質的存儲也需要開拓地下空間，這些想法的實現必須通過深部探測為其提供地質理論的依據。」
資源短缺凸顯，地質災害頻發等諸多因素，使開展深部探測工程訴求日益強烈。
自2008年開始，中國「深部探測技術與實驗研究」專項啟動，揭開中國入地計劃的序幕。專項自實施以來，完成了青藏高原、華南—中央造山帶、華北和東北等四條超長深地震反射剖面，在我國東部長江中下遊和南嶺成礦帶開展的礦集區立體探測卓有成效。 （資料圖片）
國際競爭 深入地下顯身手
早在20世紀七八十年代，國際社會就開始了地球深部的探測。以美國20世紀70年代開始的大陸反射地震探測計劃COCORP(The Consortium for Continental Reflection Profiling)為標誌，各國以地殼和巖石圈結構為目標的探測行動至今已經持續40餘年。
COCORP是美國於20世紀70年代末運用多道地震反射剖面技術系統探測大陸地殼結構的先鋒。COCORP將石油勘探的近垂直反射地震技術發展到穿透地殼甚至巖石圈的深地震反射技術，在深度和精度上達到了前所未有的程度，開闢了探測地球深部的新紀元，首次揭示出北美地殼的精細結構，並在落基山等造山帶下發現一系列油田。COCORP的成功帶動了20多個國家的深地震探測計劃。地球透鏡計劃(Earth Scope)是美國繼COCORP計劃之後的第二輪地球探測計劃，將對北美大陸地區的地球構造、地質演化進行全方位地研究。
歐洲各國聯合開展「歐洲探測計劃」，完成了橫穿歐洲的地學斷面，通過橫穿阿爾卑斯造山帶深地震反射剖面，建立了碰撞造山理論和薄皮構造理論。
加拿大1984年-2003年巖石圈探測計劃（LITHOPROBE）證實了30億年前即發生與板塊構造有關的地質作用，對古老巖石圈板塊碰撞和新地殼形成過程進行了重大修正，揭示了若干大型礦集區的深部控礦構造的反射影像，使加拿大的地球科學研究走在了世界的前列。
澳大利亞實施國家四維地球動力學探測計劃（AGCRC，1992-2000）和「玻璃地球」計劃，在研究巖石圈結構的同時開展了成礦帶地殼精細結構探測，為研究成礦理論和資源評價提供了強大的技術支撐。
由此可以看出，科學技術發展到今天，已經遠遠超出了地球表面這薄薄的一層。深部探測使加拿大和澳大利亞在最近20年來始終保持著世界資源勘探大國的地位。國際經驗表明，要了解地球結構與組成，建立地球動力學，實現成礦理論的創新，查明油氣儲藏與礦產資源的賦存規律和地質災害發生機制，必須從深部地質著手，對整個巖石圈進行不同層次探測。
後來居上 我國加快深部探測
李廷棟告訴記者，「與國外相比，我國的深部探測起步比較晚。過去我國結合礦產資源勘探、地震預防等做了一些探測研究，但大都零零散散，不夠系統，因此技術和成果比較落後。」
要獲得地球深部的精細結構，國際上一般採取深反射地震，用人工地下「放炮」來模擬「地震波」，通過追蹤巖石圈和斷層對「震波」的不同反射信號，了解數十公裡地下的結構，相當於給地球深層做一個「CT」。有了「CT」，地殼的肌理就一清二楚了。這方面美國已經累計完成6萬多公裡的反射地震剖面，而我們國家在沒開展深部探測之前還不到5000公裡，差距之大可見一斑。
自2008年開始，中國「深部探測技術與實驗研究」專項啟動，揭開中國入地計劃的序幕。這個耗資11億，集合了12位院士、200多名研究員以及上千名科研人員的地球深部探測工程，希望從深層次了解中國人關心的一系列重大問題：從我國三級臺階地貌成因到油氣蘊藏、礦產分布，一直到青藏高原的擴展還將在四川盆地產生何種地質變動。
專項自實施以來，完成了青藏高原、華南—中央造山帶、華北和東北等四條超長深地震反射剖面，在我國東部長江中下遊和南嶺成礦帶開展的礦集區立體探測卓有成效。適應我國地質地貌條件和地殼—巖石圈結構特徵，初步形成了具有不同層次、不同尺度、不同精度探測空間組合的深部探測技術方法體系；自主研發的關鍵深部探測儀器設備獲得重大突破，建立了若干各具地質特色的探測試驗基地，為下一步開展地殼探測工程的組織實施奠定了必要的技術基礎。
「『深部探測專項』是『地殼探測工程』的培育性啟動計劃。」陳宣華告訴記者，「深部探測專項」將為「地殼探測工程」進行技術和人才準備，包括研製關鍵探測技術和裝備，在關鍵地區進行試驗。「『深部探測專項』與『地殼探測工程』在時間上順延，研究內容一脈相承。」
李廷棟說：「地殼探測工程才是終極目標。地殼探測工程目前正爭取儘快立項，有望在明年啟動。」他說：「為解決我們國家在經濟建設中碰到的資源問題，地質災害問題，我們必須奮起直追，而且我們有信心後來居上。」
李廷棟解釋，中國能夠實現後來居上，原因有三：一是我國雖然起步晚，但可以利用後發優勢吸取經驗，採用國外的先進技術，在消化吸收再創新基礎上做得更好。二是我國地質條件特殊、地質發展歷史複雜、特點突出，好多地質現象是國外沒有的，比如說青藏高原。憑藉特殊的地質條件和區位優勢，可以做出新的地球科學理論的概括。三是接受國外的經驗，我國可以採用的研究方法更多。除了傳統地球物理的電法、磁法和重力以及爆破地震等方法外，我們還採取超級鑽，獲取實物樣品；在地震的多發地帶運用地應力測量技術；此外還有數字模擬實驗以及深穿透地球化學等方法。總之多學科，多技術方法的研究，會使我們國家的深部探測實現跨越式的發展。
「在廣袤的國土上進行深部資源勘探，已經成為國家能源戰略問題。我們國家的深部探測剛剛起步，想要地球變得更『透明』，摸清它的肌理，我們還要做大量的工作。」李廷棟說。
走向地質強國的機遇
□ 溫寶臣
地球是目前人類惟一的生存家園，它為人類提供了生活所必需的糧食、水和各種能源資源。工業革命以來，人類對地球資源的開採利用以前所未有的速度增加，資源的可持續供應面臨著嚴峻的考驗。與此同時，火山噴發、地震和海嘯等自然災害也時刻威脅著人類的生存與發展。通過深部探測,了解地下的物質構成、結構關係和動力學過程,不僅是人類對自然奧秘的追求,更是人類獲取資源、守護自身安全的基本需要。
從二十世紀七八十年代起，很多發達國家相繼啟動了深部探測計劃，試圖揭開地球的「隱私」，並獲得了意想不到的發現。美國在落基山等造山帶下發現了油田，蘇聯在超深鑽中發現了深部油氣和礦化顯示。儘管如此,相對人類太空探測行動和影響,人類對其所賴以生存的地球卻是知之甚少。從目前的科技發展水平來看，解決人類資源環境的根本出路是立足地球本身,其他星球可能在相當長的時期還「愛莫能助」。聯合國將2008年定為「國際行星地球年」，並從戰略的高度提出：進軍我們最後的前沿——地下的物質與結構，呼籲加深對地球深部的探測和認知。
我國的深部探測起步晚，技術和成果至今相對落後。在地球深部資源探測方面，中國已有固體礦產勘探開採的深度大都小於500米。隨著我國工業化、城鎮化速度加快，對能源的需求急速增長，地表或淺層礦產發現的機會越來越小。現實迫切需要開闢能源與重要礦產資源的「第二礦帶」。與此同時，我國地質條件複雜，是地質災害的多發國。汶川地震、玉樹地震給人們帶來的生命和財產損失巨大。開展深部研究，摸清地球的「脾氣」和「稟性」，掌握它的脈搏和肌理，提高對地質災害的高精度預報，最大限度地減少因災害帶來的損失，已經成為現實需求。因此，開展深部研究勢在必行。
開展深部探測與科學群鑽計劃，是我國佔據國際地球科學前沿、使中國從地質大國走向地質強國的機遇。
(來源:經濟日報)