| 來源：辦公室 | 日期：2013-5-23 | 點擊率：11226 |
在人類向太空發展，實施新一輪太空計劃，中國“神舟７号”載人航天飛船、“嫦娥”探月工程圓滿成功之時，中國地球科學家不得不面對這樣一個現實：對人類賴以生存的地球内部了解的太少，直接鑽探深度隻有12km，涉及的僅僅是地球的表皮。可謂上天不易，“入地”更難。地球是人類居住的唯一場所，為人類提供了生命必需的糧食、水，和生活必須能源和礦産資源；同時也常給人類帶來諸如火山、地震、海嘯等災難。通過深部探測，了解地下的物質、結構和動力學過程，不僅是人類探求自然奧秘的追求，更是人類汲取資源、保障自身安全的基本需要。近百年來，各國的地球科學家一直不斷地進行探索，我國科學家也意識到必須開展中國的地球深部探測計劃，才能解決面臨的重大資源環境問題，才能全面實現地球科學的創新和發展。最近，國家啟動“深部探測技術與實驗研究”專項（英文簡寫SinoProbe），标志了我國地球科學的深部探測計劃拉開帷幕。該專項的總體任務是，為全面開展我國地殼探測工程做好關鍵技術準備，解決關鍵探測技術難點與核心技術集成，形成對固體地球層圈立體探測技術體系；在不同自然景觀、複雜礦集區、含油氣盆地深層、重大考古災害區等關鍵地帶進行試驗、示範，形成若幹深部探測實驗基地；解決急迫的重大考古科學難題，部署實驗任務；實現深部數據融合與共享，建立深部數據管理系統；積聚、培養優秀人才，形成若幹技術體系的研究團隊。
一、國内外現狀
二十一世紀初，人類向太空發展更加速猛，以美國、俄羅斯為首的全球新一輪深空探測和月球探測計劃正在全面實施，歐洲“伽俐略”計劃的實施将打破美國全球導航的壟斷地位，日本、中國和印度等國也跻身太空競争的大家庭。我國的“北鬥”衛星導航系統已經奠定基礎，“神州５号”、“神州６号”載人飛船成功升空并安全返回地球，“嫦娥1号”繞月衛星成功發射開啟了我國“探月工程”征程，中國正在走向航天大國。然而，在登天從月球到火星，再到金星，甚至更遠的時代，人們不得不面對這樣一個現實：我們對人類賴以生存的地球卻了解太少，從認知角度看，遠不及對太空的認識程度。迄今對地球深部的鑽探最深隻有12km，對地球深部探測的投入實在太少。但是，不了解地球豈能了解宇宙？解決人口、資源和環境的問題首先必須立足地球，這個道理幾乎沒有人懷疑！
2008年被聯合國定為“行星地球年”，呼籲全世界從行星系統角度關愛惟一具有生命的地球，重新重視地球科學，保障資源供應，保護生态環境，支持脆弱的生命系統。為此，負責組織“行星地球年”的國際考古科學聯合會（IUGS）、聯合國科教文組織（UNESCO）從戰略高度提出：進軍我們最後的前沿——地下的物質與結構，呼籲強化對地球深部的探測和認識。地球深部成為地學前沿基于以下的認識：①了解地球深部，特别是地殼、岩石圈等固體地球圈層的結構與組成，是解決人類生存發展的适宜環境和資源充足供應等重大問題的前提和基礎，對地球了解甚少，也難以深入了解月球和火星、金星等行星；②考古學家在地球表層找礦的面積僅占陸地的一半，而另一半是被松散沉積物和植被所覆蓋的“新大陸”；即使在出露區目前勘探的深部也非常有限，突破深部“第二找礦空間”，加大深部勘查成為必然；③考古災害的營力主要來自地球内部，人類現在往往面對火山、地震的肆虐束手無策，原因是掌握不了災害發生的内在規律，對地殼的結構和動力學過程認識膚淺。從地面、到淺表、到地殼、再到地幔、甚至地核，這條地球科學認識的軌迹随着科學技術的發展不斷地引向深部，近兩百年來考古科學正是随着認識深部的加大不斷地發展和完善。人類如向往太空一樣，對地球的深部充滿着探索的沖動，從來沒有停止過對地球的探測腳步，盡管步履艱難。
從技術精度上講，對地球深部的真正科學探測起始于二十世紀70～80年代，美國實施地殼探測計劃（COCORP）開辟了深反射地震深部探測的新方法，使探測深度和精度達到前所未有程度，首次揭示出北美地殼的精細結構，确定了阿帕拉契亞造山帶大規模推覆構造，在落基山等造山帶之下發現一系列油田，成為深部探測最成功的範例（Oliver，1978；Oliveretal．，1983；COCORP，1992）。由此引發了全球的深部探測計劃，20世紀80年代國際岩石圈委員會（ILP）發起全球地學斷面計劃（GGT），在全球重要大陸和造山帶完成了數十條數萬千米長的斷面，但是由于經費問題，隻部署了折射地震等低精度的探測方法。歐洲仿效美國先後實施了大陸地殼的深地震反射探測，法國（ECORP，3-D France）、德國（DECOPE）、英國（BIRPS）、瑞士（NRP20）、意大利（CROP）等國都制定了相應計劃，長期實施（Cavazzaetal.，2004）。歐洲各國聯合開展了“歐洲探測計劃”（EGT，EUROPE，Eurobridge，2001），完成橫穿歐洲的地學斷面（Blundell，1992；Gee & Stephenson, 2006），通過橫過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（DEKORPResearchGroup，1990；Pfiffner et al．，1997；Schmidetal.,1997）。俄羅斯烏拉爾造山帶實施的“URSEIS 95”反射地震探測計劃，首次發現了保留山根的古生代造山帶，豐富了山根動力學理論（Echtler et al.,1996；Knapp et al.,1996；Berzin et al.,1996；Carbonell et al., 1996）。俄羅斯近十年部署了跨越闆塊的洲際反射地震剖面，最長達到3040 km，創造了世界之最，其中2000年在西伯利亞東北成礦帶反射地震剖面（2 DV）發現地幔流體上湧通道，為下一步資源開發指出了目标ROSNEDRA,2005）。加拿大1984～2003年岩石圈探測計劃（LITHOPROBE）證實3 Ga前即發生與闆塊構造有關的作用，對古老岩石圈闆塊碰撞和新地殼形成過程進行了重大修正，揭示了若幹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到世界的前列（Clowes,2005；Clowes & Li,2005；Wilson,2003）。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，在研究岩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強大的技術支撐。2003年美國國會批準了新的更大規模的“地球探測計劃”（EarthScope），預計投入超過200億美元，再次站在全球深部探測的領跑線（David etal., 2002；David et al., 2008）上。
2008年在挪威奧斯陸召開的國際三十三屆考古大會，從一個側面反映了深部探測的國際發展最新趨勢。北歐學者以深地震反射為先鋒，折射地震與寬頻地震為骨幹，取得了大量的深部探測研究成果。研究領域不僅在基礎考古，而且廣泛應用到資源與環境效應，例如研究鹽構造與盆地深部結構。他們突出新的目标：“LINKING TOP AND DEEP”，即通過深部探測連接地球深部和表面變形。特别是，俄羅斯學者運用深地震反射剖面方法進行深部探測的研究進展令人吃驚。近十年俄羅斯完成了10000 km的反射地震探測，其中歐洲部分的剖面長3040 km，成為世界最長反射地震斷面。研究水平已經與北美學者接近，研究領域包括了地球基礎科學和資源環境。例如，使用上千公裡的反射剖面編制地學斷面，研究礦集區的成礦深部背景；提出使用深反射剖面，編制穿越歐洲到亞洲的地學斷面。1992年在法國布雷斯特，國際經濟合作發展組織（OECD）理事會舉行了深部鑽探讨論會，建立了國際大陸科學鑽探計劃（ICDP）的框架。1993年9月，成立了國際大陸科學鑽探計劃（ICDP）的科學目标與組織機構，宣布執行全球大陸科學鑽探的共同綱領。1997年1月，中國參加了國際大陸科學鑽探計劃，成為該組織的理事國之一。大陸科學鑽探實施50年來，迄今為止已有13國家實施了22口大于4000 m的科學深鑽，目前完成的超深鑽（大于8000 m）有前蘇聯的科拉（井深12261 m）和德國的KTB（井深9101 m）兩口。我國在江蘇省東海的超高壓變質帶内完成了科學鑽探（CCSD）5156 m，是當前正在實施的20項國際大陸科學鑽探項目中最深科學井，也稱亞洲第一井（許志琴等，2003，2004，2005）。
國際深部研究表明，要了解地球結構與組成，要建立地球動力學，實現成礦理論的創新，要查明油氣藏與礦産資源的賦存規律和考古災害發生機制，必須從深部考古着手，對整個岩石圈進行不同層次探測。美國第一輪深部探測（70～80年代）已完成約60000 km的反射地震剖面，英國超過20000 km，意大利10000 km。近年俄羅斯完成了10000 km的反射地震探測。據統計我國用于地殼深部探測的反射地震剖面總長僅為4565 km，相當美國的1/13，英國的1/5，俄羅斯的1/5，意大利的1/2。因而，運用當代高新技術，實施“中國深部探測計劃”，揭示地殼的組成和結構，是一項有效緩解資源與災害壓力，惠及可持續發展的、推動中國地球科學騰飛的重大科學計劃，具有巨大的經濟價值、深遠社會效益和特别重要的科學意義。
二、在我國實施地殼深部探測的意義
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“深部探測”是新世紀我國科技趕超世界科技先進水平的重大計劃，是實現我國“上天、入地、下海、登極”大國科學規劃的戰略布局。“上天、入地、下海、登極”是任何一個大國都關注的極限性科學行動，是代表一個大國的綜合實力和科技水平的标志。中國人“上天”的夢想正在成為現實，載人飛船發射成功，探月工程已經啟動，火星探測也列入我國深空發展計劃，中國正進入航天大國的行列。中國科學家足迹早已踏上南極、北極，南極科考今年已是25個年頭，已經列為國家的年度例行計劃，中國已經成為南極科考的重要國家之一。“下海”比較落後，但是我國遠洋科考活動也持續了數十年，特别是大洋經濟專屬區的錳結核、钴結殼的研究取得了突出的成果，“十五”期間我國重點研制了6000 m水深的科學潛艇，2007年開始了大洋熱流體的考察，标志了深海科考進入新的階段。然而，“入地”是我國的軟肋，與國際先進水平相比差距巨大，深部探測的反射地震剖面僅是美國的1/13，英國的1/5。而從國家對資源需求來看，深部信息的缺位導緻考古科學理論創新、資源勘查和考古災害預警能力的全面落後。世界發達國家在20世紀70～90年代已經完成了一輪深部探測與研究，全面占據地球科學前沿制高點，據統計近30年的考古科學理論的提出絕大多數依賴于深部認識的突破。以美國為首的新一輪深部研究和探測在新世紀初拉開了序幕。深部研究成為全球大國科技和實力的重要标志，也是我國急追趕上的核心科技計劃，從國家科技發展戰略布局高度上啟動我國的深部研究計劃刻不容緩。2
、“深部探測”是實現我國從考古大國走向考古強國的決定性舉措，是我國地球科學原始性創新的基礎性工作，是建立地球系統科學的基石。我國大陸考古構造複雜、演化曆史漫長，不僅記錄了小洋盆關閉、微陸塊碰撞演化的完整曆史，也疊加了中、新生代太平洋闆塊俯沖和印度闆塊碰撞的大陸動力學過程；有地殼最厚的青藏高原，有沿濱太平洋帶發育典型的溝-弧-盆體系，有穩定的前寒武紀克拉通，還有現代仍在活動的新生代造山帶；礦産資源豐富，考古災害頻繁，地球動力學過程複雜，是世界地球動力學和大陸考古研究的熱點領域。随着闆塊構造“登陸”遇到諸多科學難題，世界地球科學家已經把研究大陸形成、演化的地球動力學理論視為地球科學的前沿，競相開展大陸動力學研究。我國具有先天的地域優勢，因此，開展深部探測與科學群鑽計劃，創新大陸動力學理論，必将帶動地球動力學、大地構造學、中國區域考古學等地學基礎學科發展與進步，是我國占據國際地球科學前沿、使中國從考古大國走向考古強國的最好機遇。3
、“深部探測”将成為能源、礦産資源成藏成礦理論創新的源泉，将為資源深層突破和開辟“第二找礦空間”提供堅實的技術支撐。我國是資源大國，礦産資源開采量年達60億噸（其中石油1.8億噸、煤炭20億噸），有力支撐着國家的經濟社會發展；同時又是人均資源小國，人均水、礦産、耕地資源都不足世界人均的1/2。近年，我國經濟高速發展，資源儲備急劇下降，現有能源和重要礦産資源對社會經濟可持續發展的保證程度日見下滑，資源的供需矛盾日益突出。2006年我國原油和成品油進口達1.8億噸（對外依存度46%），鐵礦砂進口1.4億噸（對外依存度達50%），銅礦進口360萬噸（對外依存度達80%）；全年消耗礦産資源總量超過60億噸，成為世界第二礦産資源消費大國。然而，我國礦産資源勘探深度平均隻有400m，油氣開采深度平均也不足4500m，還有約1/3面積的陸地淺覆蓋區和特殊景觀地域沒有進行勘查，深部能源、金屬資源潛力十分巨大。目前石油可采資源探明程度為42%，有待發現可采資源87億噸；天然氣可采資源探明率僅為18%，有待發現可采資源量近10萬億立方米。油氣資源探明程度較低，勘探潛力較大。深部探測将揭示地下精細結構與組成，科學超深井的實施将大大提高對深部地層、沉積、烴源岩、溫度、壓力場的認識，有利于更全面、客觀地探索地球深層的油氣勘探潛力，為開辟深層能源與重要礦産資源遠景提供科學依據。4、“深部探測”将揭示考古災害成災機理和過程，重大考古災害發生區域與深部背景，為考古災害高精度的預警預報提供理論依據。我國是考古災害頻繁發生的國家，汶川、唐山、海城大地震曾給國家和人民帶來巨大的災難和損失；至今，仍時常有重大考古災害威脅人民的生命和财産的安全。我們面對災害肆虐往往顯得束手無策，對災害發生内在規律知之甚少。考古災害的營力主要來自地球内部，對地殼結構和地應力作用的了解是認識災害發生規律的基礎。地殼表面和内部發生的各種構造現象及其伴生的物理化學現象都與地應力的作用密切相關。地表的各種褶皺、斷裂是地應力作用的結果。各種地下流體（石油、天然氣、含礦流體、地下水）也在地應力的作用下運動、聚集，形成可供開采的資源。同樣，地應力作用也造成多種考古災害，如地震、礦震、煤瓦斯突出、岩爆、坑道突水、巷道變形、油井套損等。因此，研究地殼應力狀态，對于地球動力學問題和工程應用問題都具有十分重要的意義；減輕自然災害，保障人類自身安全也迫切需要開展深部探測，提高對地球深部的認知水平（石耀霖，2000；陳群策等，1998，2004；李方全等，1986）。5、“深部探測”實施将形成具有國際競争力的深部考古、深部探測領域的研究群體與團體，為建立深部研究國家實驗室奠定紮實基礎。全球深部探測與研究不僅開拓了認識地球的新領域，而且造就了一大批從事深部探測和研究地球深部結構的世界級科研團隊和人才群。這批著名的研究群體已經成為引領地球科學理論創新和發展走向的思想庫和實踐者，從20世紀80年代以來，在國際頂級科學雜志上登載的地球深部與探測方面的論文約占1/5 - 1/4，這對新型的研究領域而言，足以顯示出強大的生命力和引領性。走向深部是地學發展的必然。我國“深部探測”的啟動不僅将大大縮短與先進國家的研究差距，更重要的是将迅速造就一批國際水準的研究團隊和人才，為建立我國深部研究國家實驗室打下堅實基礎，這無疑具有前瞻性和戰略性的意義。因此，要全面提高對地球的認知程度，推動中國地球科學的整體進步，以及為資源形成及賦存規律、考古災害發生機理，拓展資源發現空間提供科學依據，必須從深部研究與探測着手。運用和發展當代高新技術，在中國陸海實施深部探測和科學群鑽行動，必将有效緩解資源與災害的壓力，惠及可持續發展，維護國家安全，具有特别重要的科學意義和現實意義。