5年前,當(dāng)深部探測技術(shù)與實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)(SinoProbe)啟動(dòng)的時(shí)候,董樹文還不敢透露出他們的勃勃"野心",雖然這一項(xiàng)目集結(jié)了118家國內(nèi)科研機(jī)構(gòu),有1500多名科學(xué)家參與,是我國目前名副其實(shí)規(guī)模最大的地球深部探測計(jì)劃。
5年后,面對豐碩的成果,作為該專項(xiàng)首席科學(xué)家,中國地質(zhì)科學(xué)院副院長董樹文終于有了足夠的底氣,透露了他們一直以來的夢想:"我們有個(gè)夢,一個(gè)地球科學(xué)家的入地之夢!"
5年里,這把叩開"入地之門"的鑰匙,給我們帶來了哪些驚喜?而在未來,科學(xué)家們對地球深部探測又有著怎樣的期待?
"把脈"地球深部
深部探測就像給地球做"CT",是窺探地球深部結(jié)構(gòu)的重要窗口。
中國地科院地質(zhì)所研究員高銳介紹說,5年里,SinoProbe共完成6160千米"穿透地殼"的深地震反射剖面,進(jìn)展超過過去50年的工作量。而此前,我國深反射地震剖面僅達(dá)到4800公里,相當(dāng)于美國的1/12、英國的1/4、意大利的1/2。
"現(xiàn)在有了11000公里深反射地震剖面,意味著我國從此進(jìn)入了深部探測大國行列。"高銳說。
在災(zāi)害預(yù)警領(lǐng)域,深部探測專項(xiàng)首次建立了青藏高原東南緣深孔地應(yīng)力監(jiān)測區(qū)域網(wǎng),探索了原地應(yīng)力隨深度變化規(guī)律;建立了亞洲最大規(guī)模的地球動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬平臺,實(shí)現(xiàn)了全球、區(qū)域、局部尺度的三維地球模擬,為我國地殼活動(dòng)監(jiān)測和地震預(yù)警提供了新的技術(shù)路線。
打造地學(xué)"金剛鉆"
要攬瓷器活,還需金剛鉆。
然而,一直以來,我國幾乎所有深部探測儀器都要依靠進(jìn)口,國外的技術(shù)封鎖嚴(yán)重影響了國內(nèi)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。
經(jīng)過5年的努力,SinoProbe自主研制了一批覆蓋空中、地面、地下的儀器裝備技術(shù),在填補(bǔ)國內(nèi)空白的同時(shí),為打破國外產(chǎn)品壟斷國內(nèi)市場的現(xiàn)狀提供了契機(jī)。
在日前于京舉行的我國深部探測技術(shù)與實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)2012年度成果匯報(bào)交流會(huì)上,《中國科學(xué)報(bào)》記者看到無人機(jī)航磁系統(tǒng)便是其中之一。"衛(wèi)星重磁距離地面過遠(yuǎn),地磁很多地方受地面干擾較大,而低空航磁探測的關(guān)鍵技術(shù)在過去一直被國外壟斷。"項(xiàng)目儀器裝備研制負(fù)責(zé)人、吉林大學(xué)教授黃大年說。
這是我國首次把無人機(jī)和超導(dǎo)航空磁力儀、氦光泵航空磁力儀等核心技術(shù)相結(jié)合,開發(fā)出可應(yīng)用于礦集區(qū)立體探測的無人機(jī)航磁探測系統(tǒng)。而在未來6~7年,我國超導(dǎo)無人機(jī)將會(huì)實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用。
在地下探測裝備方面,萬米鉆機(jī)有著"入地望遠(yuǎn)鏡"的美譽(yù)。"它可以通過鉆探和全程取芯,直接獲取地球深部信息、驗(yàn)證地球科學(xué)研究和發(fā)現(xiàn),是深探工程不可缺少的重要手段。"黃大年說。
"接下來,它將在大慶油田嶄露頭角,首次鉆探深度預(yù)計(jì)為6600米。"董樹文介紹說,我國深部探測的目標(biāo)是將來研制1.5萬米的科學(xué)鉆機(jī)。
在地面探測裝備方面,我國自主研制的大功率電磁儀、無纜自定位地震勘探系統(tǒng)等多項(xiàng)裝備,也即將走向產(chǎn)業(yè)化。
呼喚入地"東風(fēng)"
"近年來,我國地學(xué)發(fā)展可謂是一日千里,但這只是階段性的勝利。"中國工程院院士陳毓川在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)表示,"地學(xué)的復(fù)雜性使其不可能像數(shù)學(xué)一樣,可以依靠靈感作出突破,需要整個(gè)集體的堅(jiān)持奮戰(zhàn),不能打打停停。"
"解決我國面臨的環(huán)境、資源問題,深入認(rèn)識地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和活動(dòng)規(guī)律,都要繼續(xù)向‘地下'進(jìn)軍。"董樹文說,上世紀(jì)80年代,美國、歐洲、加拿大先后發(fā)起了地殼探測計(jì)劃、歐洲探測計(jì)劃和巖石圈探測計(jì)劃,而我國比國外晚了整整30年。
深部探測專項(xiàng)實(shí)施的5年,僅僅是地殼探測工程的培育性階段,接下來的15年將是我國深部探測進(jìn)行趕超的關(guān)鍵期。
董樹文表示,地球深部探測的目標(biāo)是進(jìn)一步拓寬國土資源的空間內(nèi)涵,使入地工程產(chǎn)業(yè)化成為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn),把地質(zhì)產(chǎn)品從目前的平面產(chǎn)品變成三維產(chǎn)品,進(jìn)一步深化人類對地球的認(rèn)知。
"我國下一輪深部探測的人才、技術(shù)、裝備等條件已經(jīng)成熟了,只欠東風(fēng)。"中國科學(xué)院院士李廷棟告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者,這個(gè)"東風(fēng)"就是未來15年地殼探測專項(xiàng)的批準(zhǔn)。