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关于我

笔名探矿者—一个立志执着于探索自然和学术的“打工者”。1962年5月生,福建人,1982年毕业于成都地质学院找矿系,地质调查专业 工学学士 高级工程师。长期从事地质调查、矿产勘查以及矿床学和矿床地球化学研究。在该职业生涯中,积累了三十多年来的地质勘查和找矿经验,脚踏实地一步一个脚印一路走来,具有丰富的工作经验,认识了矿产资源在地壳中的成矿机理,掌握了构造控矿因素与成矿地质规律对找矿预测的意义。本人的专长是既懂理论研究、也精通矿产勘查,善于将两者紧密结合,因而有关成果受到各地政府的关注及业内专家的高度肯定。

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透明地球  

2012-01-14 09:55:47|  分类: 科研 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 编辑:探矿者透明地球 - 探矿者 - Prospector blog

        如果我们想知道地下深处是什么样子,该怎么办呢?打钻孔取出岩芯,但这只不过是“一孔之见”罢了;我们也可以像医生检查患者身体那样对地球来个“CT扫描”,但这样的范围也十分有限。假如,我们的地球能像水晶一样透明,那地下的一切情况岂不是一目了然了?

  2011年年初,在江苏省政协十届四次会议期间,有位委员提出了一个让人耳目一新的提案:在江苏实施“透视地球工程”。该提案是要使江苏省地表以下100米数字化,动态化,三维可视,透明可见

  试想,如果这一工程真的实现了,那将会为以后的工程建设提供多大的方便!只要我们能清楚地了解地下的实际情况,无论是矿产资源的勘探,还是地质灾害的预测,都将不再是难题。

  但是,如何才能实现这一目标呢?

数字地球与透明地球

  喜欢上网的朋友们,应该都熟悉一个常用的软件:谷歌地球(Google  Earth),这款由谷歌公司2005年向全球推出的虚拟地球仪软件将大量的卫星照片和航空照片布置在一个地球的三维模型上,用户可以从高空鸟瞰世界,很方便地免费浏览全球各地。

  这虽然只是一个软件而已,但它所包含的数据量却大得惊人,融合了计算机科学、网络技术和虚拟现实技术,任何一个网络用户都可以查询地球上的卫星图片和三维效果,真正实现了地球的“数字化”。

  透明地球也和数字地球脱不了关系。

  1998年,美国副总统戈尔在美国加利福尼亚科学中心发表了题为《数字地球——新世纪人类星球之认识》的演说,首次提出了“数字地球”的新概念,为未来地球科学的发展提供了崭新的思路。简单地说,数字地球就是按照地理坐标将有关地球的海量的、三维的、动态的数据集成起来的虚拟地球,实现了地球科学、空间科学、信息科学的高度综合。而谷歌地球软件经过短短五六年的时间,已经成为当前世界上最成熟的“数字地球”

  20099 9 日,由国际数字地球学会和中国科学院主办的第六届国际数字地球会议在北京国际会议中心开幕,来自全球40 多个国家的1000 余位专家、学者参加了会议。此次会议发布了《2009 年数字地球北京宣言》,《宣言》建议:加快“数字地球”从理论研讨到实际应用的进程,特别是在全球变化研究、自然灾害防治、新能源探测等方面发挥重要作用

  随着研究的不断深入,越来越多的研究开始将目光集中于地面以下,三维地质的发展便是最重要的成果。

  三维地质,顾名思义,也就是指我们采用先进的计算机技术,实现地质资料的三维可视化,就如同时我们能够“透视”地下情况一样,这将为地质资料的查询提供极大方便。以首都北京为例,如果您有机会前往北京市地质矿产勘查开发局(简称北京市地勘局)的信息大厅,只要按要求在电脑上输入相应的指令,北京市的主要地层、地下构造、地热、地下水等三维仿真模型即可直观地展现在眼前。这就是北京市地勘局自2002年开始历经7年时间建立的三维可视化地质信息与服务系统,这在全国乃至世界上都属于首开先河。如果您想知道哪里有断裂、哪里有地热和温泉,哪里赋存着丰富的地下水资源,只需一步步地查询便可以一清二楚,在以后的不断发展中,随着信息的进一步完善,将对规划、国土、环保、水务、市政、建设、农业等多个领域的管理和决策工作产生重要作用。

  当然,说三维地质往往只是对于某一个区域而言,若从全球角度来说,建立了三维地质模型也就是真正实现了“透明地球”。

  但实际上,我们对脚下的地球了解多少呢?很早以前,科学家们就普遍认为未来科学的发展应该是“先入地,后上天”,然而,迄今为止人们依然对我们脚下的地球充满敬畏和迷茫,虽然人类在高科技的支持下可以飞到月球、飞到火星甚至飞越太阳系,但在地球母亲的面前异常渺小。毕竟我们的地球面积太大了,要想全面“扫描”实在是困难重重,而且目前的地球物理勘探深度也相当有限。即使是采用钻探,也难以到达理想的深度。目前,世界上最深的钻孔——俄罗斯的科拉超深钻,深度也不过12000米,连地壳都没有穿透,要知道整个地球的半径可是6400多千米啊。在矿产资源日益枯竭、地质灾害越来越多的双重压力之下,许多国家都开始实施了朝向地球纵深和大面积扫描的地球探测计划。

向下,再向下

  矿产大国澳大利亚,被誉为“坐在矿车上的国家”,为了解决未来的资源问题,1999年,该国提出了一个别开生面的新概念——玻璃地球,形象地理解也就是希望地球能像玻璃一样让我们一眼就能看穿哪里分布有矿产资源。该计划的目标是:使澳大利亚大陆地表以下1000米深度以内的地质状况变得透明,以便于发现澳大利亚下一代巨型矿床。要实现这一目标,需要大量的地质勘探、地球物理勘探和地球化学勘探工作,如新的钻探技术、航空重力梯度测量、航空电磁法、航空和卫星矿物地球化学填土、同位素跟踪、地下水化学研究等。该计划提出之后被正式列入澳大利亚的国家预算,并开始实施。然而遗憾的是,2003年因多种原因,计划被迫终止。

  不过,人们对地下深层的认识之路永远不会停止。几年之后,澳大利亚又实施了一项新的地球探测计划——“澳洲大陆结构与演化”战略研究计划,其目标是在全球尺度上来建立澳洲大陆的结构和演化的构架,从而更好地了解它们对自然资源、灾害和环境的影响。

  与澳大利亚的“玻璃地球”计划类似,加拿大也提出了使其地下3000米以内达到透明化的计划。不仅如此,许多国家在力求透视地球的同时,还不断追求深钻地球。近年来一系列深部探测计划正在实施,如美国大陆反射地震探测计划、地球透镜计划、俄罗斯深部探测计划、欧洲地球探测计划、德国大陆反射地震计划、英国反射地震计划、意大利地壳探测计划、瑞士地壳探测计划等。

中国的“透明地球计划”

  2009 11 3 日,国家总理温家宝在北京人民大会堂向首都科技界发表题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话,讲话指出:“在地球深部资源探测方面,中国已有固体矿产勘探开采的深度大都小于500米,而世界一些矿业大国已达到2500 4000 米,南非计划开采的深度达到6000米。中国人均资源短缺,资源勘探水平不高,开采利用率也比较低,这是制约未来经济发展的突出矛盾。”

  目前,我国还未全部实现各地的详细地质调查。仅对金属矿而言,我国约一半的陆地都被盆地和各种覆盖层所掩盖, 这些地方的找矿工作程度很低,甚至是找矿的“处女地”,而且,对地下资源勘探的深度主要还是集中在500米以内。据统计,我国500米深覆盖区的面积约50万~80万平方千米, 相当于我国已调查、勘探的陆地面积的五分之一, 是一片极具潜力的找矿新空间。因此,在我国国土上,无论是从勘探范围还是从勘探深度来讲都仍有大量的工作可做。

  2004 9月,国务院启动了以就矿找矿为主要思路的 找矿专项,即在原有矿山开采深度(一般在300500)的基础上,向更深部进行勘探开采截至2008年时,这项“深部采矿行动探明了大量的煤炭和多种金属矿产,总价值超过1万亿元! 我们从这项行动中看到了未来资源勘探的新曙光,因此,当2009422日第40个世界地球日到来时,我国将当年的主题定为:“认识地球保障发展——了解我们的家园深部”。

  上天、入地、下海、登极这四大科研工作领域是一个大国彰显综合国力和科技水平的标志,我们中国在航天、极地科考方面已经走在了世界前列,但是对于地球深部探测和海底探测领域却落后于西方发达国家。

  很多发达国家的地学研究水平、资源勘查技术和灾害预报能力等方面之所以强于我国,其中最重要的一个原因就是:他们对地质基础资料的掌握较为丰富,在对地探测技术等领域走在了我们前面。

  如今,我们国家已经深刻意识到这方面的问题。2009610日,中国科学院发布了《创新2050:科学技术与中国的未来》系列报告,为我国描绘了面向2050年的科技发展路线图,报告提出了一项“中国地下4000米透明计划”,该计划力争到2040年,使我国主要区域地下4000米以内变得“透明”,为寻找深部矿产资源提供基础资料。

  话说起简单,但做起来并不是那么容易,这需要分阶段、分步骤逐渐实施。目前我国已经制定了时间表,并开始运作这项计划。与此同时,我国还启动了旨在提高对地球深部认知能力的“深部探测技术与实验研究专项( 20082012)”,由国土资源部组织实施。这项计划是在为全面开展我国地壳探测工程做好关键技术准备,是我国入地计划的“先锋”,包括大陆电磁参数标准网实验研究、地壳全元素探测技术与实验示范、深部探测技术实验与集成、深部矿产资源立体探测技术及实验研究、大陆科学钻探选址与钻探实验、地应力测量与监测技术实验研究、岩石圈三维结构与动力学数值模拟以及深部探测综合集成与数据管理等8项内容

  在这些研究计划中,所采用的一种主要方法就是地震反射技术,它是一种精度很高的地球物理勘探方法,被广泛应用于分析判断地层界面、岩土性质和地质构造等我们知道,每一种地球物理勘探方法都是依据岩石的某一种物理性质,以某一种物理场为理论基础的,而地震勘探所依据的就是岩石的弹性,当地震、火山爆发的时候,地球内部就会产生一种弹性振动波,由介质的质点依次向外围传播,但是,随着介质弹性性质及几何形态的变化,其传播路径、振动强度和波形都将发生改变,如果我们在地表或井中用检波器将其接收,然后对其进行处理和解释,便可以推断地下岩层的性质和形态当然,这种地震波也可以有人工爆炸、冲击或其他振动源产生,常用的地震 反射技术 都是用的人工震源

  自上世纪50年代以来 我国已经 开展的用于地壳深部探测的反射地震剖面总长达到了近 5000 千米,但是,相对于我们辽阔的祖国大陆而言这是远远不够的,而且与欧美国家相比,也显得十分落后,这仅仅相当美国的 1/13英国的 1/5俄罗斯的 1/5可喜的是,经过几年的深入研究,“深部探测技术与实验研究专项”现已取得了多项重要进展,逐渐缩小了我国与国际地学发展的差距

  透明地球计划,是时代发展的迫切需求,也是未来地球科学研究的方向,我们相信,对地球了解得越深入,我们开发矿产资源的能力也就会越强,同时,防御地质灾害的能力也越强。


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