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作者: Jane Qiu/文 見習記者 張文靜/譯 來源: 發布時間:2014-11-18 12:30:45
中國入地精細探測贏得高度評價

 
中國,成都。
 
在中國地質科學院副院長董樹文看來,中國進行地球深部探測的決心,就如同探索太空和深海一樣。對于地質學家來說,“這是最終的戰線”。
 
與探索太空和深海一樣,剝開地球表面的“皮膚”向下看,同樣需要花費巨額資金。如今,中國政府正在醞釀一個15年的計劃,預計撥款65億美元來揭開地球的地殼及上地幔,即巖石圈的秘密。
 
這個宏大的計劃有一個先導性實驗項目,即中國深部探測技術與實驗研究專項(SinoProbe),董樹文是該項目的首席科學家。
 
近日,在成都召開的中美地質學會聯合會議上,董樹文及其團隊披露了SinoProbe的早期成果。在這個投資達2億美元、歷時5年的項目中,中國科學家通過人工震源深地震反射來對巖石圈進行成像。
 
這一項目令人印象深刻。“這是個卓越的成就。”美國地質學會主席、康奈爾大學的Suzanne Mahlburg Kay評價道。她認為,SinoProbe“大大增進了我們對巖石圈諸多方面的了解”。但同時,也有一些科學家擔心,由于SinoProbe關系到礦產勘測,這可能會影響項目數據的公開。
 
SinoProbe與美國開展的地球透鏡計劃類似,但不同的是,地球透鏡計劃利用寬頻地震儀接收天然地震波,以此對地球內部進行探測。而SinoProbe主要依靠人工震源對巖石圈進行高分辨率成像。
 
SinoProbe也同樣注重應用性。
 
2006年,由于對資源的渴求及認識地震災害的需要,中國政府對SinoProbe進行支持,希望其在未來能對礦產資源開發起到勘測作用。“在過去的幾十年中,(中國的)礦產資源消耗量在成倍增長。”董樹文說,“已知的國內資源儲量在快速減少,所以我們越來越依賴進口。”迄今為止,中國的礦產資源開采大多限于500米的深度之內,但在其他一些國家,開采深度已經能達到5000米。“在地下,我們還有未開發的財富有待于挖掘。”董樹文說。
 
自SinoProbe項目啟動以來,在整個中國,地質科學家已經完成了近6000公里的深地震反射剖面。其成像分辨率已經精確到250米,這遠比上世紀80年代在北美地區開展的類似項目所獲得的圖像更加精細。
 
“這些反射數據的質量非常出色。”美國奧克拉荷馬大學地質學家G. Randy Keller評價說。
 
SinoProbe所取得的成就得益于地震儀敏感性和計算能力的進步。“這就像擁有了一架更好的望遠鏡。”加利福尼亞大學洛杉磯分校地質學家尹安(音譯)說道,“那些曾經看起來模糊的東西現在能夠被清晰聚焦。然后我們會發現,它們與我們此前認為的有所不同。”
 
比如,長期以來,許多研究人員都認為,由于青藏高原的巨大重力,其下部地殼是脆弱而柔軟的,就像是從冰箱中拿出的一塊黃油。這些研究者認為,一些軟化的地殼自西向東流動,直到遇到堅硬的四川盆地。
 
然而,幾十年來,一直有一個現象令地質學家迷惑不解,那就是:這種流動所形成的青藏高原表面上并沒有發生很大程度的變形。青藏高原是“解釋陸陸碰撞謎團的關鍵線索”,美國康奈爾大學地質學家Larry Brown如是說。
 
而如今,據中國地質科學院地質學家高銳介紹,深地震反射數據對此給出了不同的說法。如果隧道流動模型是正確的,那么下部地殼和地幔之間的界限應當是平滑的。但事實恰恰相反。SinoProbe的數據顯示,其邊界上有斷層,并有一些延伸到了中地殼。這個“有趣的”結論“挑戰了隧道流動理論”,賓夕法尼亞州立大學伯克分校地質學家Eric Kirby說。而其他研究者則提醒說,深反射地震還需要更多的解釋。
 
“伴隨新的研究工具而來的是一種危險,那就是我們只看到了其分享出來的一小部分數據。”加利福尼亞大學洛杉磯分校地質學家Mark Harrison認為。
 
目前,SinoProbe已經探測到稀土金屬,如鎳、鉻鐵和鎢的新儲藏地。這種發現所帶來的商業潛力,使得人們擔心SinoProbe數據的公開性,F在,SinoProbe的數據只開放給直接參與項目的科學家及其合作者。
 
“對這些數據進行交叉校驗及核實結果是非常困難的。”法國斯特拉斯堡全球物理研究所地質學家Jérôme van der Woerd說,公開“是最大限度發揮SinoProbe作用的唯一途徑”。對此,董樹文回應稱,在兩年左右的時間之后,SinoProbe的部分數據會對全球科學家開放,而另一些數據則會根據雙方協議進行分享。
 
在此期間,董樹文和他的團隊正在努力爭取更宏偉的計劃——SinoProbe第二階段。他們計劃完成2萬公里的深反射剖面,對巖石圈進行三維成像,并進行大地電磁研究及地球化學勘探。
 
盡管不知道中國政府會于何時作出決定,但一旦其通過了對SinoProbe第二階段的支持計劃,那么中國地質學家所取得的成就“將無可限量”,董樹文說!
 
(原文刊載于《科學》雜志2013年7月5日刊)
 
《科學新聞》 (科學新聞2014年10月刊 關注)
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