揭開地球深部的奧秘
滕吉文,1934年3月出生于黑龍江哈爾濱,原籍河北黃驊。1956 年畢業(yè)于東北地質(zhì)學院地球物理系,1962 年獲蘇聯(lián)科學院大地物理研究所物理-數(shù)學副博士學位,現(xiàn)任中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所研究員,博士生導師。1999 年當選為中國科學院院士。
滕吉文長期從事地球物理學與地球動力學研究。上世紀60 年代進行了繞射波場動力學難題的研究,并進行了物理模擬。上世紀70 年代率先在青藏高原開展深部地震探測和綜合地球物理場研究。上世紀80 年代在中法合作中深入研究了地殼與上地幔結(jié)構(gòu)和深層過程,從而首次得出青藏高原地殼巨厚、相對薄巖石圈和層塊速度結(jié)構(gòu),恒河平原北緣與雅魯藏布江之間為印度板塊與歐亞板塊的碰撞-擠壓過渡帶,喜馬拉雅地帶重力未達平衡,且為強線性磁異常帶。近來又提出了喜馬拉雅陸—陸碰撞雙層“楔板”新模型。
上世紀80~90 年代,滕吉文院士首先在川滇及攀西裂谷帶進行了深部地球物理深測,發(fā)現(xiàn)并提出其為“被動活化”的古裂谷論點與論據(jù),對攀西裂谷深部構(gòu)造特征和演化的動力過程及世界裂谷系的分類作出了新貢獻。同時,他詳細研究了中國東部及陸緣地帶地球物理場效應和巖石圈結(jié)構(gòu)并探討了它們與太平洋板塊運動的關(guān)系。
上世紀90年代至今,滕吉文院士基于二維和三維地震體波和面波頻散對強烈地震“孕育”、發(fā)生和發(fā)展的深部介質(zhì)和構(gòu)造環(huán)境、渤海灣潛在地幔熱柱的深部介質(zhì)和構(gòu)造背景、造山帶與盆地的深層動力過程及油氣沉積盆地形成的“鏡相”模型,東亞大陸動力學和地震各向異性等領(lǐng)域進行了深入研究,并均取得了重要的新進展。在地球物理學領(lǐng)域里,滕吉文取得了一批在國內(nèi)外有影響的成果,并在國內(nèi)外學術(shù)刊物上已發(fā)表論文 200余篇,出版專著10部,同時還培養(yǎng)了碩士、博士、和博士后60余人?;谝陨涎芯砍删?,他曾獲國家自然科學一等獎一次,中國科學院一等獎三次和特等獎一次以及國家和中科院攻關(guān)獎各一次。近日,本刊記者就深部地球物理和動力學研究等問題采訪了滕吉文院士。
全方位揭示地球內(nèi)部的奧秘
記者:深部地球的研究指的是地面以下多深的范圍?
滕吉文:人們對地球的認識和利用,有著一步步深化的過程。最早只是在地表種地,后來發(fā)展到淺部礦產(chǎn)資源采掘。上個世紀,板塊構(gòu)造的提出和行星際探測,使我們對地球科學開始了重新思考?,F(xiàn)在,我們對地球的研究必須跳出已有的框架,以全方位揭示地球內(nèi)部的奧秘。地球上的資源,我認為,起碼有三個空間可以發(fā)掘。第一空間,在地下0~500米之間;第二空間,在地下500~2000米之間;第三空間,是地下2000米以下的深處。
我國過去對資源的尋找和開發(fā),主要集中在第一深度空間即0~500米。我國要快速工業(yè)化、經(jīng)濟要騰飛,必然有大量的金屬礦產(chǎn)資源和油氣煤能源的消耗,這是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的,然而資源緊缺,供遠遠大于求。我國在多元化共享世界資源的同時,必須立足本土,當今必須強化加速開辟第二空間的找礦勘探。在國外,如南非的一些礦床,已經(jīng)深入地下3000~8000米了。前蘇聯(lián)科拉半島打的一口12公里深的超深鉆表明,在深入地下10公里的地方還能看見礦化。我認為,成礦不只在500米以上的第一空間,在第二空間很可能會發(fā)現(xiàn)更多、大型、超大型和更好的資源礦集區(qū),當然,在技術(shù)上要求難度會大一些。在理論上講巖漿礦床形成的深度一般為5~10千米,因為這一空間恰為地殼內(nèi)物質(zhì)與能量交換與動力作用的復合地域,也是多種成礦元素發(fā)生變異和耦合的轉(zhuǎn)換地帶,適宜于成礦元素的聚集和大量巖漿礦床和熱流型礦床的產(chǎn)出。 石油勘探方面,新中國成立后,大家基本上把找石油和天然氣的注意力集中在中—新生代的陸相沉積建造上。石油的勘探深度主要為侏羅紀(西北)和白堊紀(東部)。而中—新生代的油、氣,有的是生、儲均集中在這一段地質(zhì)史期,有的則是從更深部運移上來的。我國廣大的地球科學工作者,通過研究和實踐發(fā)現(xiàn)中—新生代陸相沉積建造下面確實存在著古生代的海相沉積,而且可以生油和儲油。這便大大擴展了深部找油、氣的空間,所以我提出要突破現(xiàn)有找油、氣的高限,要向500~1000米“挺進”。事實表明,在這一深度空間是能夠發(fā)現(xiàn)大型和超大型的油、氣田的。
傳統(tǒng)概念上,人們認為石油、天然氣是由于有機物深埋而形成的。但是,解剖現(xiàn)有的油氣,我們會產(chǎn)生疑問:有多少有機物會埋藏地下深部,經(jīng)長期溫度壓力的作用逐漸轉(zhuǎn)化成烴類,最后形成那么大的油田?從現(xiàn)有的大油田和天然氣田來看,如果全是有機質(zhì)的轉(zhuǎn)換,可能沒有那么大的量。所以,在有機成因的主導下還應該考慮地球深部無機物的生油的問題。應當指出的是,當今對一些氣田的無機生氣的問題已基本上得到共識,而生油的問題爭議頗大。我想至少要考慮無機成因的參與或部分參與,為此,提出混合成因的理論。
儲備理論與方法 提高自主創(chuàng)新能力
記者:現(xiàn)在在地球深部研究上還存在哪些問題?
滕吉文:我想大體有三個方面的問題。第一,沒有一個國家的統(tǒng)一規(guī)劃,各自為政。我們的很多單位都在同一個研究領(lǐng)域呈低水平重復,彼此之間信息經(jīng)驗和成果難以交流,且資料難以共享。有些人,盡管自己在這一領(lǐng)域是相對的弱者,卻不愿與國人緊密合作,寧可與外國人合作,乃至拿著資料和數(shù)據(jù),送到外國人那里去,資料給了外國人,讓他們?nèi)コ龀晒?,掛上中國人的名字。第二,沒有明確的科學目標和一定重量級科學問題的提出,造成了各家都做了一點工作,但都難以對一個科學問題的實質(zhì)給予必要而充分的回答。當今我國經(jīng)費多了,領(lǐng)導一點頭多少億就來了,而資金浪費現(xiàn)象則是十分嚴重的。第三,無序的國際合作。國際間的科學合作,中國科學家的立足點是國家戰(zhàn)略需求和獨立自主。我們必須在理論和方法上有儲備。如果沒有統(tǒng)一的科學思維支配這種合作,本來可以取得的創(chuàng)新點也會為此而丟失。
記者:如何在研究中提高自主創(chuàng)新能力?
滕吉文:剛才講了引進了設備技術(shù),不等于引進創(chuàng)新思維,更不等于引進創(chuàng)新能力。其實進口的很多科學儀器和設備的起因,是科學家和技術(shù)專家為了研究和解決某一科學問題和就國家基礎(chǔ)難點而提出來的性能與參數(shù)指標,一臺儀器的性能和測量數(shù)據(jù)常常就是為了解決某一科學問題。此后,商家是為了贏利,批量生產(chǎn)銷售。在這個產(chǎn)業(yè)化的過程中,很多技術(shù)指標被降低。如果一味地、長期地只強調(diào)引進儀器和設備技術(shù),反而會降低我們的創(chuàng)新能力。
因為對地球深部,特別是深部物質(zhì)與能量的交換及其深層動力過程的研究,是全球地球科學的前沿與難題,也是整個地球科學研究的核心。所以,必須注重于科學上的自主創(chuàng)新。我經(jīng)常聽到一些科技人員和學生在提交成果報告時或者在研究論文中很滿足地說:“我的結(jié)果與外國某某得出的結(jié)論相似或一致。”我聽了后感慨萬千,難道這也算是我們可以驕傲的成果嗎?要是我們只滿足于對別人的理論、方法和結(jié)論添加一點數(shù)據(jù)和證據(jù),那就太沒出息了?,F(xiàn)在國家很需要科學創(chuàng)新,因為中國需要發(fā)展,而真正的發(fā)展,需要原始創(chuàng)新的支撐。中國地球科學家們必須在科學前沿的問題上發(fā)出自己的強音。
21世紀以來全球地震進入新的活躍期
記者:近年來地震較多,這說明什么?
滕吉文:進入21世紀以來,全球地震發(fā)生咄咄逼人,從全球大地震的發(fā)生與發(fā)展來看,21世紀以來近10年的時間在全球范圍內(nèi)強烈地震頻頻發(fā)生,特別是環(huán)太平洋地震帶和喜馬拉雅地震帶7級以上地震不斷發(fā)生。
2001年以來,全球8級強烈地震進入了一個新的活躍階段,共發(fā)生了7次8級以上地震,分別是2001年薩爾瓦多8.0級和中國昆侖山口8.1級地震,2003年日本北海道8.0級地震,2004年蘇門答臘9.1級和2005年蘇門答臘8.5級地震,2007年秘魯8級地震和2008年汶川地震。100年以來全球共發(fā)生8.5級以上地震7次,分別發(fā)生在1920、1933、1950、1960、1964、2004、2005年,2004年12月29日蘇門答臘9.1級特大地震打破了全球8.5級以上地震長達40年的異常平靜,這表明全球地震可能已進入新的時期。
當今東南亞及其周邊是強烈地震相對比較集中的地域。2001年我國昆侖山口8.1級強烈地震發(fā)生以后,俄國、中國、蒙古交界處發(fā)生了7.9級地震,巴基斯坦發(fā)生7.8級地震,印度尼西亞爪哇附近海域2009年9月2日又發(fā)生了一次7.3級強烈地震,表明當今全球大地震活動相對集中于歐亞板塊東南部及其邊緣地帶。同時2002~2008年間我國大陸6級以上地震頻頻發(fā)生,即呈現(xiàn)出強烈地震在我國不斷發(fā)生的態(tài)勢。
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