深地探测:“看透”地球

发布时间: 2017-04-27 15:52:52  |  来源: 河北日报  |  作者:  |  责任编辑: 马骅
关键词: 穿透地壳,地幔,钻探,地球深部,资源宝藏

全球抢滩地下一公里

人类开展地球深部探测,可以追溯到上20世纪七八十年代。

“以美国大陆反射地震探测计划(COCORP)为标志,各国以地壳和岩石圈结构为目标的探测行动至今已经持续40余年。”邵陆森告诉记者,COCORP是美国于20世纪70年代末运用多道地震反射剖面技术系统探测大陆地壳结构的先锋。COCORP将石油勘探的近垂直反射地震技术发展到穿透地壳甚至岩石圈的深地震反射技术,在深度和精度上达到了前所未有的程度,开辟了地球深部探测的新纪元,首次揭示了北美地壳的精细结构,并在落基山等造山带下发现一系列油田。

COCORP的成功带动了20多个国家的深地探测计划。随后,欧洲各国联合开展的欧洲探测计划完成了横穿欧洲的地学断面,通过横穿阿尔卑斯造山带深地震反射剖面,建立了碰撞造山理论和薄皮构造理论。

“在21世纪初,澳大利亚提出‘玻璃地球’计划,要使地下一公里变得‘透明’。在研究岩石圈结构的同时开展了成矿带地壳精细结构探测,为研究成矿理论和资源评价提供了技术支撑。”邵陆森表示,从全球来看,各国正在进行不同层次的探讨,希望通过探测建立对地球深部的结构模型、物质模型,以及通过长期监测地球状态增强人类对地球深部的认知。

与国外相比,我国的深部探测起步比较晚,2008年,我国地球“深部探测专项”启动,揭开中国入地计划的序幕。

“过去,我国结合矿产资源勘探、地震预防等做了一些探测研究,但大都不够系统,技术和成果比较落后。”邵陆森说,比如要探究地球深部的精细结构,国际上一般采取深反射地震,用人工地下“放炮”来模拟“地震波”,通过追踪岩石圈和断层对“震波”的不同反射信号了解地下结构,相当于给地球深层做“CT”。这方面美国已经累计完成6万多公里的反射地震剖面,而我国在没开展深部探测之前还不到5000公里。

专项实施以来,我国完成了青藏高原、华南——中央造山带、华北和东北等4条超长深地震反射剖面,在我国东部长江中下游和南岭成矿带开展的矿集区立体探测也卓有成效。

“从基础地质的角度来看,过去人们对青藏高原研究提出了很多模型,现在在反射地震做完后,提出了一个新模式,在俯冲印度板块的地壳部分发生了一些构造的叠置作用,这种叠置作用相当于在俯冲过程中把地壳一部分叠置增厚,这是完全不同的观点。”中国地质调查局中国地质科学院地球深部探测中心副主任吕庆田介绍说。另外一个颠覆性的发现是,四川盆地过去一直认为是“铁板一块”,最近发现西部到下地壳有非常清楚的反射,这个反射被解释为当时扬子克拉通(大陆地壳上长期稳定的构造单元)西北缘新元古代俯冲的遗迹,这个重要发现解释了扬子克拉通演化的过程。另外,探测还发现了华南地区一条更古老的造山带,颠覆了科学家对华南整个演化过程的认识。

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