地質學家堅信,解決人類日益緊迫的資源、環境問題與挑戰,只能立足地球,向地球深部汲取資源。眾多科學之謎,也只有開展深部探測才能解決:千山萬壑起之何因?金銀銅鐵源自何處?地震能否預報?今天,我們比任何時候都更急切地渴望了解地球深部。
“地殼探測工程”是我國科學家歷時6年構思、策劃的重大科學計劃,而“深部探測技術與實驗研究專項(2008-2012)”是“地殼探測工程”的培育性研究計劃,其啟動標志著我國“入地”計劃拉開序幕。
深部探測專項研究內容
大區域地下物理性質、化學組成的背景探測。 (1)大陸電磁參數標準網實驗研究:擬建立我國大陸電磁場標準觀測網,創立大陸巖石圈地球物理參數三維結構基準模型的構建方法、技術流程和技術標準。(2)地殼全元素探測技術與實驗示范:建立我國79種自然元素分布的地球化學基準網和穿透性地球化學技術體系,解決我國環境地球化學本底和區域背景值,探討深部找礦的元素深穿透機理。
深部探測技術實驗與集成。以建立深地震反射技術為先導,采用主動震源和被動震源探測技術體系,聯合采集不同結構地殼和巖石圈深部界面和速度,整合適應不同大地構造背景的深部探測技術組合。
深部礦產資源立體探測技術及實驗研究。重點解決重要礦集區深部立體探測關鍵技術,建立礦集區3D地質-地球物理模型,揭示深部控礦因素,追蹤控礦構造的深部延伸,闡明成礦機理,最終突破深層找礦的理論和技術瓶頸。
大陸科學鉆探選址與鉆探實驗。通過科學鉆探選址與預導孔技術實驗,驗證地球物理探測結構,建立深部探測解釋標識;在關鍵地質部位和礦區實施深部直接取樣,解決深部地質結構、組成和資源潛力等問題。
地應力測量與監測技術實驗研究。發展具有自主知識產權的地應力測量和監測技術和設備,以支持我國地表應力變化的實時監測系統的建立;對中國大陸范圍內的關鍵構造地域實施系統的地應力測量與實時監測,查明地應力的賦存狀態及其變化規律。
巖石圈三維結構與動力學數值模擬。建立覆蓋我國重點區域的巖石物性參數數據庫;建立我國和重點地區的數百萬單元網格計算模型,開展數值模擬,對我國大陸和鄰區巖石圈動力學過程的時空特征與控制機理進行大規模模擬。
深部探測綜合集成與數據管理。綜合集成不同層次地殼物質與結構探測的多源信息和數據,從時間深度上辨別地質歷史的烙印,恢復地質作用的歷史過程;建立主體數據庫,解決深部探測海量數據的管理與共享問題;開展地殼探測系統工程研究,推動“地殼探測工程”的國家立項。
預期成果和應用前景
地殼探測是一個系統工程,是對地球復雜系統的科學探測。深部探測專項的實施,標志著我國地球科學已經進入到深部探測時代。深部探測技術的綜合集成與實驗研究,將建立有效、可行的技術組合,為“地殼探測工程”提供技術準備,推動我國深部探測和超深鉆探技術發展,促進地球科學觀測技術進步和地球科學理論創新;在重大地質科學研究、深部資源勘查、自然災害預測等方面取得重大發現,有力地促進我國地球科學全面發展,縮小與國際地學發展的差距,并在關鍵領域實現跨越式發展。
盡管深部探測專項最主要的科學目標是如何獲取并加深我們對大陸的結構、動力學和演化的理解,但是通過專項采集的數據和集成的研究成果將帶來眾多實際應用和社會效益。
減輕地質災害:西南三江地區和華北平原是地震、火山和滑坡災害的多發地區。深部探測專項的工作將直接為減輕和評估災害提供有力數據。這些數據將提高我們對火山噴發的動力作用和對地震產生原因的分析與認識,從而提高我們預測地震減小地質災害鏈危害的能力。
資源開發與管理:深部探測專項的數據采集網絡覆蓋全國,為在不同地區、不同機構工作的深部探測科學家們帶來了寶貴的合作與交流機會,是全國地質、地球物理、環境、教育、公共政策和資源評價等多部門多領域合作的一個極好機會。高精度深地震反射技術將給出大陸地殼和沉積盆地的精細構造,礦集區立體填圖將給出相對“透明”的礦集區圖像,為地質勘查、地下水資源評價、礦產資源、能源等更廣泛的綜合研究領域提供難得的、寶貴的研究資源。
科普、教育和社會化推廣:隨著社會對地震、火山、資源和環境問題的關注,正在起步的、以科學探測為基礎的深部探測專項計劃,是全面加強地學教育的天然工具。深部探測專項鼓勵和推動學生參與地質調查、使用真實的探測數據進行科學研究和理論學習。此外,由于深部探測專項將在我國不同地區建立起科學探測的設施,科普教育與推廣活動將延伸至社區。通過讓公眾參與地學研究,深部探測專項將大大推進他們對地學在提高人類生活環境和生活質量方面所發揮的作用的認識。
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