中國(guó)，成都。
在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院副院長(zhǎng)董樹文看來(lái)，中國(guó)進(jìn)行地球深部探測(cè)的決心，就如同探索太空和深海一樣。對(duì)于地質(zhì)學(xué)家來(lái)說(shuō)，“這是最終的戰(zhàn)線”。
與探索太空和深海一樣，剝開(kāi)地球表面的“皮膚”向下看，同樣需要花費(fèi)巨額資金。如今，中國(guó)政府正在醞釀一個(gè)15年的計(jì)劃，預(yù)計(jì)撥款65億美元來(lái)揭開(kāi)地球的地殼及上地幔，即巖石圈的秘密。
這個(gè)宏大的計(jì)劃有一個(gè)先導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，即中國(guó)深部探測(cè)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究專項(xiàng)（SinoProbe），董樹文是該項(xiàng)目的首席科學(xué)家。
近日，在成都召開(kāi)的中美地質(zhì)學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)議上，董樹文及其團(tuán)隊(duì)披露了SinoProbe的早期成果。在這個(gè)投資達(dá)2億美元、歷時(shí)5年的項(xiàng)目中，中國(guó)科學(xué)家通過(guò)人工震源深地震反射來(lái)對(duì)巖石圈進(jìn)行成像。
這一項(xiàng)目令人印象深刻。“這是個(gè)卓越的成就。”美國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)主席、康奈爾大學(xué)的Suzanne Mahlburg Kay評(píng)價(jià)道。她認(rèn)為，SinoProbe“大大增進(jìn)了我們對(duì)巖石圈諸多方面的了解”。但同時(shí)，也有一些科學(xué)家擔(dān)心，由于SinoProbe關(guān)系到礦產(chǎn)勘測(cè)，這可能會(huì)影響項(xiàng)目數(shù)據(jù)的公開(kāi)。
SinoProbe與美國(guó)開(kāi)展的地球透鏡計(jì)劃類似，但不同的是，地球透鏡計(jì)劃利用寬頻地震儀接收天然地震波，以此對(duì)地球內(nèi)部進(jìn)行探測(cè)。而SinoProbe主要依靠人工震源對(duì)巖石圈進(jìn)行高分辨率成像。
SinoProbe也同樣注重應(yīng)用性。
2006年，由于對(duì)資源的渴求及認(rèn)識(shí)地震災(zāi)害的需要，中國(guó)政府對(duì)SinoProbe進(jìn)行支持，希望其在未來(lái)能對(duì)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)起到勘測(cè)作用。“在過(guò)去的幾十年中，（中國(guó)的）礦產(chǎn)資源消耗量在成倍增長(zhǎng)。”董樹文說(shuō)，“已知的國(guó)內(nèi)資源儲(chǔ)量在快速減少，所以我們?cè)絹?lái)越依賴進(jìn)口。”迄今為止，中國(guó)的礦產(chǎn)資源開(kāi)采大多限于500米的深度之內(nèi)，但在其他一些國(guó)家，開(kāi)采深度已經(jīng)能達(dá)到5000米。“在地下，我們還有未開(kāi)發(fā)的財(cái)富有待于挖掘。”董樹文說(shuō)。
自SinoProbe項(xiàng)目啟動(dòng)以來(lái)，在整個(gè)中國(guó)，地質(zhì)科學(xué)家已經(jīng)完成了近6000公里的深地震反射剖面。其成像分辨率已經(jīng)精確到250米，這遠(yuǎn)比上世紀(jì)80年代在北美地區(qū)開(kāi)展的類似項(xiàng)目所獲得的圖像更加精細(xì)。
“這些反射數(shù)據(jù)的質(zhì)量非常出色。”美國(guó)奧克拉荷馬大學(xué)地質(zhì)學(xué)家G. Randy Keller評(píng)價(jià)說(shuō)。
SinoProbe所取得的成就得益于地震儀敏感性和計(jì)算能力的進(jìn)步。“這就像擁有了一架更好的望遠(yuǎn)鏡。”加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校地質(zhì)學(xué)家尹安（音譯）說(shuō)道，“那些曾經(jīng)看起來(lái)模糊的東西現(xiàn)在能夠被清晰聚焦。然后我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，它們與我們此前認(rèn)為的有所不同。”
比如，長(zhǎng)期以來(lái)，許多研究人員都認(rèn)為，由于青藏高原的巨大重力，其下部地殼是脆弱而柔軟的，就像是從冰箱中拿出的一塊黃油。這些研究者認(rèn)為，一些軟化的地殼自西向東流動(dòng)，直到遇到堅(jiān)硬的四川盆地。
然而，幾十年來(lái)，一直有一個(gè)現(xiàn)象令地質(zhì)學(xué)家迷惑不解，那就是：這種流動(dòng)所形成的青藏高原表面上并沒(méi)有發(fā)生很大程度的變形。青藏高原是“解釋陸陸碰撞謎團(tuán)的關(guān)鍵線索”，美國(guó)康奈爾大學(xué)地質(zhì)學(xué)家Larry Brown如是說(shuō)。
而如今，據(jù)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)學(xué)家高銳介紹，深地震反射數(shù)據(jù)對(duì)此給出了不同的說(shuō)法。如果隧道流動(dòng)模型是正確的，那么下部地殼和地幔之間的界限應(yīng)當(dāng)是平滑的。但事實(shí)恰恰相反。SinoProbe的數(shù)據(jù)顯示，其邊界上有斷層，并有一些延伸到了中地殼。這個(gè)“有趣的”結(jié)論“挑戰(zhàn)了隧道流動(dòng)理論”，賓夕法尼亞州立大學(xué)伯克分校地質(zhì)學(xué)家Eric Kirby說(shuō)。而其他研究者則提醒說(shuō)，深反射地震還需要更多的解釋。
“伴隨新的研究工具而來(lái)的是一種危險(xiǎn)，那就是我們只看到了其分享出來(lái)的一小部分?jǐn)?shù)據(jù)。”加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校地質(zhì)學(xué)家Mark Harrison認(rèn)為。
目前，SinoProbe已經(jīng)探測(cè)到稀土金屬，如鎳、鉻鐵和鎢的新儲(chǔ)藏地。這種發(fā)現(xiàn)所帶來(lái)的商業(yè)潛力，使得人們擔(dān)心SinoProbe數(shù)據(jù)的公開(kāi)性�，F(xiàn)在，SinoProbe的數(shù)據(jù)只開(kāi)放給直接參與項(xiàng)目的科學(xué)家及其合作者。
“對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉校驗(yàn)及核實(shí)結(jié)果是非常困難的。”法國(guó)斯特拉斯堡全球物理研究所地質(zhì)學(xué)家Jérôme van der Woerd說(shuō)，公開(kāi)“是最大限度發(fā)揮SinoProbe作用的唯一途徑”。對(duì)此，董樹文回應(yīng)稱，在兩年左右的時(shí)間之后，SinoProbe的部分?jǐn)?shù)據(jù)會(huì)對(duì)全球科學(xué)家開(kāi)放，而另一些數(shù)據(jù)則會(huì)根據(jù)雙方協(xié)議進(jìn)行分享。
在此期間，董樹文和他的團(tuán)隊(duì)正在努力爭(zhēng)取更宏偉的計(jì)劃——SinoProbe第二階段。他們計(jì)劃完成2萬(wàn)公里的深反射剖面，對(duì)巖石圈進(jìn)行三維成像，并進(jìn)行大地電磁研究及地球化學(xué)勘探。
盡管不知道中國(guó)政府會(huì)于何時(shí)作出決定，但一旦其通過(guò)了對(duì)SinoProbe第二階段的支持計(jì)劃，那么中國(guó)地質(zhì)學(xué)家所取得的成就“將無(wú)可限量”，董樹文說(shuō)。■
（原文刊載于《科學(xué)》雜志2013年7月5日刊）