深地探索经历了怎样的历程
深地探索经历了怎样的历程
深地探索经历了怎样的历程19世纪60年代,法国作家(zuòjiā)儒勒·凡尔纳的(de)科幻小说《地心游记》中描绘了一个充满熔岩、火焰与奇观的地下世界,引领读者踏上新奇(xīnqí)的“地心之旅”。如今,人类对地球内部的了解早已超越科幻的想象。随着(suízhe)科学技术的不断进步,人类凭借探测、钻探、观测、模拟实验等一系列科学手段,逐步(zhúbù)揭开地球深部的神秘面纱。
深地(shēndì)探测,透视地球(dìqiú)。地球物理(dìqiúwùlǐ)探测是人类“透视”地球的主要手段,主要通过地震波、电磁场、重力场和(hé)地磁场等探测对地球内部进行间接研究。20世纪初,通过记录地震波在地球内部的传播路径与速度变化,科学家(kēxuéjiā)们成功解析了地壳、地幔、地核的大致分层结构。随着技术的飞速发展,地球物理探测手段日益丰富和精确。通过计算机的处理分析,地球物理探测数据可以转换成反映(fǎnyìng)地球深部结构的高分辨率图像,例如地震层析成像技术,这一过程就如同给(gěi)人体(réntǐ)做CT(电子计算机断层扫描)。
过去,我国(wǒguó)在地球物理深部(shēnbù)探测领域长期处于相对落后状态。为解决这一问题,我国于2008年、2016年先后启动地球深部探测专项(zhuānxiàng)、深地资源勘查开采国家重点研发计划专项。在重大项目持续推动和无数科研工作者不懈努力下,我国迅速缩小了与国际先进水平的差距(chājù),已(yǐ)成为拥有完备深部探测技术体系的国家。
2025年2月20日,我国首口(shǒukǒu)超万米科探井——深地(shēndì)塔科1井在地下10910米胜利(shènglì)完钻,成为亚洲第一、世界第二垂直(chuízhí)深度井。这是我国在深地领域取得的又一重大进展。图为深地塔科1井现场。 中国石油天然气集团有限公司供图
深地钻探,洞见地球(dìqiú)。科学钻探是(shì)人类获取地球深部物质和了解地球内部信息最直接、最有效、最可靠的(de)方法(fāngfǎ)。20世纪五六十年代,人类率先在(zài)海洋开展科学钻探,通过深度较浅的钻孔广泛获取岩芯和沉积物样品,为验证大陆漂移与(yǔ)板块构造(gòuzào)理论提供了科学依据,极大地拓宽了人类的认知边界。随后,一系列影响深远的大陆科学钻探计划项目不断实施。目前,人类钻探地球的垂深极限由苏联在科拉半岛实施的科拉超深钻保持,其深度为12262米。然而,与地球平均半径6371千米相比,仅仅是地心之(zhī)旅的“万里长征第一步”。
在国际大洋钻探(zuāntàn)(zuāntàn)计划(jìhuà)实施过程中,我国作为参与国积累了宝贵经验;而在国际大陆钻探计划中,我国已成为发起国之一。1996年,我国与美国、德国共同发起国际大陆科学钻探计划。该计划启动以来,我国已完成多项(duōxiàng)重大科学钻探工程,包括位于江苏东海的中国大陆科学钻探、青海湖科学钻探、松辽盆地科学钻探等(děng)。这些工程不仅取得一系列科学研究的重大突破,而且推动国内钻探相关(xiāngguān)技术革新与装备(zhuāngbèi)水平提升。
深地观测,感知地球。深地观测是利用地球物理方法和(hé)地球化学方法等直接观测深部地下结构(jiégòu)、形态和物质(wùzhì)组成,从而“感知”地球深部变化的重要方法。钻探开辟的深井为部署精密仪器提供了窗口,使其能够接近地震(dìzhèn)和火山孕育的深部区域,对地球重力场、磁场、电场、地震波、应力状态及温度,甚至深部地下生物圈(shēngwùquān)等变化开展(kāizhǎn)实时、连续且持久的观测。
目前我国正积极筹备(chóubèi)构建覆盖地下深部的四维观测系统,旨在从根源上揭示灾害孕育与发生(fāshēng)的深层次过程,有针对性地提升我国对自然灾害的监测(jiāncè)预警能力。
高温高压实验(shíyàn),模拟地球深部。地心是(shì)目前人类向往却难以到达的地方,但高温高压实验如同一把打开地心之门的钥匙,使(shǐ)人类在实验室内模拟地心环境成为可能。
1993年,科学家(kēxuéjiā)们成功模拟出核幔边界(biānjiè)的温度,迈出了地心探索之旅里程碑式的一步。2010年,科学家们已能在实验室模拟出与地心相近的温压(wēnyā)条件。令人骄傲的是,中国科学家率先完成(wánchéng)了地核温压条件的模拟实验。未来(wèilái),高温高压实验有望给人们带来更多的惊喜和颠覆性发现。
更多内容详见:中国科学院院士、中国地质大学(zhōngguódìzhìdàxué)(北京)教授王成善文章《深地(shēndì)探索为什么重要》
(策划:刘名美 张阳 审核(shěnhé):李艳玲)
19世纪60年代,法国作家(zuòjiā)儒勒·凡尔纳的(de)科幻小说《地心游记》中描绘了一个充满熔岩、火焰与奇观的地下世界,引领读者踏上新奇(xīnqí)的“地心之旅”。如今,人类对地球内部的了解早已超越科幻的想象。随着(suízhe)科学技术的不断进步,人类凭借探测、钻探、观测、模拟实验等一系列科学手段,逐步(zhúbù)揭开地球深部的神秘面纱。
深地(shēndì)探测,透视地球(dìqiú)。地球物理(dìqiúwùlǐ)探测是人类“透视”地球的主要手段,主要通过地震波、电磁场、重力场和(hé)地磁场等探测对地球内部进行间接研究。20世纪初,通过记录地震波在地球内部的传播路径与速度变化,科学家(kēxuéjiā)们成功解析了地壳、地幔、地核的大致分层结构。随着技术的飞速发展,地球物理探测手段日益丰富和精确。通过计算机的处理分析,地球物理探测数据可以转换成反映(fǎnyìng)地球深部结构的高分辨率图像,例如地震层析成像技术,这一过程就如同给(gěi)人体(réntǐ)做CT(电子计算机断层扫描)。
过去,我国(wǒguó)在地球物理深部(shēnbù)探测领域长期处于相对落后状态。为解决这一问题,我国于2008年、2016年先后启动地球深部探测专项(zhuānxiàng)、深地资源勘查开采国家重点研发计划专项。在重大项目持续推动和无数科研工作者不懈努力下,我国迅速缩小了与国际先进水平的差距(chājù),已(yǐ)成为拥有完备深部探测技术体系的国家。
2025年2月20日,我国首口(shǒukǒu)超万米科探井——深地(shēndì)塔科1井在地下10910米胜利(shènglì)完钻,成为亚洲第一、世界第二垂直(chuízhí)深度井。这是我国在深地领域取得的又一重大进展。图为深地塔科1井现场。 中国石油天然气集团有限公司供图
深地钻探,洞见地球(dìqiú)。科学钻探是(shì)人类获取地球深部物质和了解地球内部信息最直接、最有效、最可靠的(de)方法(fāngfǎ)。20世纪五六十年代,人类率先在(zài)海洋开展科学钻探,通过深度较浅的钻孔广泛获取岩芯和沉积物样品,为验证大陆漂移与(yǔ)板块构造(gòuzào)理论提供了科学依据,极大地拓宽了人类的认知边界。随后,一系列影响深远的大陆科学钻探计划项目不断实施。目前,人类钻探地球的垂深极限由苏联在科拉半岛实施的科拉超深钻保持,其深度为12262米。然而,与地球平均半径6371千米相比,仅仅是地心之(zhī)旅的“万里长征第一步”。
在国际大洋钻探(zuāntàn)(zuāntàn)计划(jìhuà)实施过程中,我国作为参与国积累了宝贵经验;而在国际大陆钻探计划中,我国已成为发起国之一。1996年,我国与美国、德国共同发起国际大陆科学钻探计划。该计划启动以来,我国已完成多项(duōxiàng)重大科学钻探工程,包括位于江苏东海的中国大陆科学钻探、青海湖科学钻探、松辽盆地科学钻探等(děng)。这些工程不仅取得一系列科学研究的重大突破,而且推动国内钻探相关(xiāngguān)技术革新与装备(zhuāngbèi)水平提升。
深地观测,感知地球。深地观测是利用地球物理方法和(hé)地球化学方法等直接观测深部地下结构(jiégòu)、形态和物质(wùzhì)组成,从而“感知”地球深部变化的重要方法。钻探开辟的深井为部署精密仪器提供了窗口,使其能够接近地震(dìzhèn)和火山孕育的深部区域,对地球重力场、磁场、电场、地震波、应力状态及温度,甚至深部地下生物圈(shēngwùquān)等变化开展(kāizhǎn)实时、连续且持久的观测。
目前我国正积极筹备(chóubèi)构建覆盖地下深部的四维观测系统,旨在从根源上揭示灾害孕育与发生(fāshēng)的深层次过程,有针对性地提升我国对自然灾害的监测(jiāncè)预警能力。
高温高压实验(shíyàn),模拟地球深部。地心是(shì)目前人类向往却难以到达的地方,但高温高压实验如同一把打开地心之门的钥匙,使(shǐ)人类在实验室内模拟地心环境成为可能。
1993年,科学家(kēxuéjiā)们成功模拟出核幔边界(biānjiè)的温度,迈出了地心探索之旅里程碑式的一步。2010年,科学家们已能在实验室模拟出与地心相近的温压(wēnyā)条件。令人骄傲的是,中国科学家率先完成(wánchéng)了地核温压条件的模拟实验。未来(wèilái),高温高压实验有望给人们带来更多的惊喜和颠覆性发现。
更多内容详见:中国科学院院士、中国地质大学(zhōngguódìzhìdàxué)(北京)教授王成善文章《深地(shēndì)探索为什么重要》
(策划:刘名美 张阳 审核(shěnhé):李艳玲)


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