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砥砺奋进的5年·中国深度:“向地球深部进军”

“我们郑重地声明:从今天起,中国拉开了‘入地’计划的序幕,中国的地球科学事业正在走向探测地球深部的新时代。今天也圆了几代地球科学家几十年的深部之梦。此刻,我们感到骄傲与自豪,为中国骄傲!为中国地球科学家自豪!”

这掷地有声的话语来自一份名为《认识地球,走进深部——第40个世界地球日科学宣言》。2009年4月22日,中国地质科学院研究员、中国科学院院士李廷栋代表中国广大地质工作者发表上述宣言,表达了他们勇攀科技高峰、推进对地球深部认知的雄心壮志。

“入地”与“上天”“下海”一样,是人类探索自然、认识自然和利用自然的一大壮举,关乎人类生存、地球管理与可持续发展。越来越多的证据表明,地球表层看到的现象,根子在深部;缺了对深部的了解,就无法理解地球系统。越是大范围、长尺度,越是如此。深部物质与能量交换的地球动力学过程,引起了地球表面的地貌变化、剥蚀和沉积作用,以及地震、滑坡等自然灾害,控制了化石能源或地热等自然资源的分布,是理解成山、成盆、成岩、成矿和成灾等过程成因的核心。

2006年,《国务院关于加强地质工作的决定》下发实施,明确将地壳探测列为国家目标和意志,之后据此启动实施了“深部探测技术与实验研究专项”(简称地球深部探测专项)和“地球深部探测技术与实验研究专项”,成为中国深地探测具有标志性意义的里程碑。经过长期努力奋斗,特别是党的十八大以来,中国深地探测取得了举世瞩目的成就。

自主研发,实现深地探测关键设备的自强自立是中国深地探测取得的重大成就之一,而这项成就与一位叫黄大年的科学家紧紧联系在一起。2009年12月,他放弃英国优厚工作和生活条件,作为第二批国家“千人计划”入选专家,全职回到吉林大学担任教授。他带领400多名科技人员,从零开始,成功研制出我国第一台万米科学钻——“地壳一号”。该探钻机组装后约20层楼高,整个组件占地1万多平方米,钻进能力可达到1万米,采用高转速全液压顶驱系统、高精度自动送钻系统和起下钻自动排管系统等一系列关键技术,引入国内领先的数控变频电动钻机科技,钻探能力达到世界先进水平。2017年6月,中国在深部资源探测装备技术领域又获得重大突破性进展,一批中国科学家经过4年攻关,拿出金属矿地震探测系统、深部矿床测井系统和组合式海底地震探测装备等8套“利器”,为国家“地下4000米地球透明计划”奠定技术基础。

因地制宜,构建深部探测技术体系是中国深地探测取得的另一重大成就。为适应中国地质情况复杂多样的具体情况,深部专项项目组发展了地震深反射、折射和天然地震层析成像、大地电磁探测等多尺度、多层次的成套探测技术和观测方法,特别是共震源深反射、宽角反射与折射地震同时接收的联合探测等技术,形成了不同深度、不同物性参数、不同分辨率的数据采集、信号提取与成像能力,形成了适应中国深部特征的探测技术体系,并且整体达到国际同类水准。

深挖线索,为找矿突破提供有力支撑是中国深地探测服务经济社会发展的最直接贡献之一。随着钻井的不断深入,许多新层系地层的找矿线索也不断出现。例如:在大庆盆地之下发现了残存的古沉积盆地,为“大庆之下找大庆”提供了战略依据;在四川盆地深部发现完整的新元古代裂陷盆地,指示了万米深度油气勘查新领域;发现我国北方巨型稀土元素聚集区具有超大型矿床潜力;摸清庐枞矿集区的地层构造,基本实现“透明化”,发现深部正长岩中上百米厚铀元素富集带。

“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题。”深地研究任重而道远,专项的成功只是阶段性的胜利。地球科学家们将继续面向国家能源资源和环境保护的重大需求,开拓利用好国土资源深部空间,实现地质调查由浅表走向深部,提升资源保障程度。据了解,下一步我国将启动实施深地颠覆性先导技术研究计划与地壳探测工程,发起“向地球深部进军”的总攻。

张保淑  吴 昊

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责任编辑:胡蝶
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