中国国家专项《深部探测技术与实验研究》8个项目介绍

PAGEPAGE18中国国家专项《深部探测技术与实验研究》8个项目介绍中国国家专项《深部探测技术与实验研究》八个项目介绍胡经国本文作者的话该文取材于中国地质调查局网站最新专题栏目“走进深部”中的国家专项《深部探测技术与实验研究》的有关图文资料。在编辑中，对其基本内容和结构框架基本上未作变动，仅对文章段落格式做了部分改动，并在文字上作了一些修改。特此声明。笔者编辑本文的目的在于让更多的网友、博友和读者了解中国国家专项《深部探测技术与实验研究》8大项目的内容，，充分发挥互联网络在普及地球科学方面的作用，为普及地球科学、推动中国地质事业的发展，贡献笔者微薄的力量。本文目录项目1大陆电磁参数标准网实验研究项目2深部探测技术实验与集成项目3深部矿产资源立体探测技术及试验研究项目4地壳全元素探测技术与试验示范项目5大陆科学钻探选址与钻探试验项目6地应力测量与监测技术实验研究项目7岩石圈三维结构与动力学数值模拟项目8深部探测综合集成与数据管理下面是正文项目1大陆电磁参数标准网实验研究（Sinoprobe-01）承担单位：中国地质大学（北京）负责人：杨文采魏文博目标：解决大陆尺度、阵列式（Array）大地电磁参数标准网观测计划的关键技术问题；为系统开展中国大陆地壳电磁参数标准网建设和中国大陆地壳和上地幔三维物性结构及构造格架模型研究作必要的人才和技术准备。探测原理：根据电磁波传播理论，电磁波的穿透深度与频率成反比，即随着信号频率降低，其探测深度增大。通过在地面上探测和研究大地对不同频率交变天然电磁场的响应，获得地下不同深度介质导电率的分布规律，据以推断地下地质构造环境、地热结构和物质状态等信息。项目工作部署：研究电磁参数标准网构建方法；全国（4°×4°）阵列式大地电磁网“控制格架”；大华北和青藏地区（1°×1°）大地电磁网；4°×4°和1°×1°壳、幔电磁三维结构模型；地球物理－地质综合建模研究。预期成果：提交“大地电磁阵列观测方法技术规程（草案）”；中国大陆大地电磁标准网观测数据体；中国大陆壳、幔三维电磁参数结构标准模型格架数据体；国内外发表20～30篇SCI论文和出版专著；人才培养。项目2深部探测技术实验与集成（Sinoprobe-02）承担单位：中国地质科学院地质研究所负责人：高锐李廷栋主要参加单位：中国科学院地质与地球物理研究所，中国地震局地球物理研究所，中国科学院青藏高原研究所，中国地质大学（北京），南京大学，中国科技大学，吉林大学，同济大学，中国地震局地球物理勘探中心，中国地质科学院地质力学所，国土资源部地质实物资料中心，中国地质科学院矿产资源所，中国石油勘探开发研究院，中国石油化工股份有限公司华东分公司等。依托实验室：中国地质科学院深部探测与地球动力学重点开放实验室，岩石圈演化国家重点实验室，“地下信息探测技术与仪器”教育部重点实验室等。目标：针对中国大陆复杂地质条件和深部探测对象，实验区域地球物理深部精细探测高新技术，建立并集成可行的方法技术组合；通过探测，精细了解中国大陆及海域典型地域的三维结构、格架与图像，揭示岩石圈与软流圈等层圈与更深部地幔之间的相互作用。建立自地表到深部中国大陆及其边缘海域结构框架与地球动力学时空过程，为资源勘查、减轻灾害和保护环境提供新的预测与评价理论。项目工作部署：1、主动源探测技术实验与集成，包括“深地震反射剖面法”和“宽角反射与折射地震剖面法”等探测技术。2、被动源探测技术实验与集成，包括“宽频带数字地震移动台站法”和“大地电磁侧深法”。3、多尺度区域成像技术实验与集成，包括多尺度区域“速度成像”与“重力成像技术”。多尺度区域速度、重力成像技术研究范围覆盖中亚、东亚及其北部地区。4、探测技术集成与断面构造地球物理综合解释技术实验研究。探测工作部署4条剖面：1、青藏高原腹地剖面；2、青藏高原东北缘－华南剖面；3、华北剖面；4、东北剖面。附图：深部探测剖面分布示意图。图中：红线：实线为拟实施探测剖面；虚线为拟合作实测剖面。黑线：已经完成的反射地震剖面。彩色条带：为已经完成的地学剖面。预期成果：1、五大类深部探测技术体系与成果报告集成。2、实验探测剖面的数据集成。3、实验探测剖面的重大成果集成。4、基础研究学术成果集成。5、深部探测研究队伍集成。6、实验探测技术规定系列集成。7、方便公众理解的深部探测技术方法科普报告与事例视频科普集成。项目3深部矿产资源立体探测技术及试验研究（Sinoprobe-03）承担单位：中国地质科学院矿产资源研究所负责人：吕庆田常印佛技术指导：陈毓川滕古文董树文目标：选择中国南岭、长江中下游成矿带及典型矿集区，铜陵、庐枞、于都－赣县，开展三个层次（40-50km、5km和2km）的立体探测和浅表2km的参数钻探，达到以下目标：1、揭示成矿带形成的深部构造背景、动力学过程及其对成矿系统形成和演化的制约；2、阐明矿集区5km结构框架物质组成，追踪主要容矿、控矿构造、含矿岩体的深部延伸，拓展深部找矿的“第二找矿空间”；3、建立典型矿床的地质－地球物理模型、成矿－找矿模型，阐明深部成矿规律和成矿过程，预测深部资源潜力；4、实施2000米参数钻探，直接验证重要异常和成矿靶区，揭示地壳浅层金属垂向变化规律，建立深部勘查地球物理解释“尺度”，提高对深部成矿规律的认识。附图：长江中下游成矿带、南岭成矿带位置及地质简图预期成果：通过示范研究，攻克若干技术难题，形成三个层次深部资源探测的技术解决方案，建立研究基地，培养研究团队，取得样板性成果，为“地壳探测工程”的顺利实施奠定技术基础，并积累组织管理经验。项目4地壳全元素探测技术与试验示范（Sinoprobe-04）承担单位：中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所负责人：王学求目标：按照全球地球化学基准网格，建立中国出露地壳76种元素的基准值，制作化学元素时空分布基准地球化学图，研究化学元素时空演化历史；发展穿透性地球化学技术和深部物质识别技术，为深部找矿提供有效手段；通过4条地球化学走廊带的试验与示范，构建地壳地球化学模型，揭示区域成矿作用的物质背景。知识背景：自1869年门捷列夫发现元素周期表以来，人类经历了一个半世纪的努力，已经发现了元素周期表上110种元素中的90种元素在地壳中的存在，但人类迄今对这90种元素在地球中的分布和演化知之甚少。化学元素是地球物质组成的最基本单位，被称为地球的基因。因此，对元素周期表上所有天然元素在地壳中的精确含量和分布的探测，对解决人类所面临的资源和环境问题具有重大意义。附图：元素周期表项目5大陆科学钻探选址与钻探试验（Sinoprobe-05）承担单位：中国地质科学院地质研究所负责人：杨经绥目标：对具有全球科学意义的关键部位实施科学钻探，直接观测地球内部的物质组成、行为、动态演化及驱动力；对板块汇聚边界的深部动力学，重要矿产资源集聚区的成矿背景、成矿条件和成矿前景，盆山结合带对油气资源的制约以及火山地质灾害预防等方面，开展地质－地球物理研究，进行大比例尺地质调查填图和科学选址。在此基础上，运用不同技术方案在条件成熟的选区实施6～7口先导孔的科学钻探。附图：地球内部圈层示意图探测原理：通过数千米至上万米的大陆科学钻探，揭示大陆地壳的物质组成与结构构造，校正地球物理方法对地球深部的探测结果，探索地球深部流体系统、地热结构，监测地震活动，揭示地震发生规律，研究全球气候变化及环境变迁，探索地下微生物的分布及发育条件，预防环境及地下水污染，有效处理核废料，长期观察地球变化等等，解决一系列重大科学基础问题。项目工作部署：科学钻探选址的构造部位→科学钻探选址→板块边界科学钻探和板块内部科学钻探☆板块边界科学钻探→印度－亚洲板块边界和南－北中国板块边界印度－亚洲板块边界→西藏罗布莎铬铁矿和云南腾冲构造带南－北中国板块边界→莱阳盆地☆板块内部科学钻探→阿拉善板块和扬子－华南板块阿拉善板块→金川镍铜铂矿扬子－华南板块→庐枞多金属成矿区、铜陵多金属成矿区和于都－赣县多金属成矿区附图：大陆科学钻探选址：钻孔位置图预期成果：1、完成7口深度2000～2500米的先导孔钻探，提交金川矿集区、罗布莎铬铁矿区、腾冲地区、莱阳盆地和东部三个矿区的地球物理探测和先导孔选址报告，并分别论证区内开展超深钻探的必要性和可行性。2、提供不同地质条件下（包括矿集区、高热异常区等）地球物理探测资料解释的标尺。3、完成一套完整的12000米以上超深孔钻探技术方案设计。项目6地应力测量与监测技术实验研究（Sinoprobe-06）承担单位：中国地质科学院地质力学研究所、中国地震局地壳应力研究所负责人：陈群策、李宏目标：项目的总体目标是：通过室内实验和野外现场测量和监测，对现有各种主要的地应力测试技术的适用性和可靠性进行总体评价和研究，针对存在的技术问题开展相关测试系统的创新性研发，从总体上提升中国地应力测量与监测领域的现有技术水平；在北京地区和青藏高原东南缘，建立深井地应力综合观测实验站以及应力应变观测网络，进而将其打造成具有国际影响力的地球动力学野外试验基地。项目工作部署：1、原地应力测试技术方法试验研究；2、应力应变监测技术方法试验研究；3、重要区带现场应力测量与监测及构造应力场综合分析研究；4、地应力专题数据库建设与构造应力分析方法研究。探测原理：以地壳应力应变观测技术中的关键技术问题为重点，开展系统的室内和野外现场实验以及测试系统的研发和升级。研制和开发适用于深孔的应力应变监测探头，研发在深井实现水平应变、钻孔倾斜、水温、孔隙压力等多种测项自由组合观测的深井综合观测系统。选择北京地区和青藏高原东南缘作为本课题的主要研究区域。利用先进、成熟和可靠的地应力测量与监测技术，开展系统的地应力测量与监测工作。建立北京地区深孔地应力综合观测试验站，获得该区域千米深度范围内现今地应力的分布规律，并实现对其动态变化的实时监测，显著提高首都地区地质灾害的监测预警水平；构建青藏高原东南缘现今地应力监测网络，获得该区域主要构造单元地应力的分布特征及其动态变化规律。同时，吸引国内外的有关专家来此开展科学研究，逐步将其打造成具有国际影响力的地球动力学野外试验基地。附图1说明：在北京地区选择理想的实验场区，按照人工控制的方式，对现有应力应变监测仪器进行现场对比实验研究，对各类仪器的灵敏度、分辨率以及稳定性进行现场校验与核定。附图2说明：青藏高原东南缘现今构造活动十分强烈，是开展地球动力学研究的理想实验场区。本届项目选择该构造地域，实施系统的地应力测量与监测以及对比实验研究，计划在本区开展总计22个钻孔的原地应力测量，其中包括2个千米深钻孔。由此实现对该区域内现今地应力分布规律的总体把握以及局部精细探测；在原地应力测量的基础上，在上述每一个钻孔内安装应力应变监测仪器，并辅以水温、水位以及孔隙压力等监测手段，对地应力的变化实施连续监测；依托CDMAGPRS北斗卫星数据通讯技术，实现对所有监测台站的远程遥控和无线数据传输，构建青藏高原东南缘地应力监测网络。项目7岩石圈三维结构与动力学数值模拟（Sinoprobe-07）承担单位：中国科学院、中国地质科学院项目负责人：石耀霖、龙长兴目标：从地球系统科学的角度，高度集成地质、地球物理和地球化学探测资料，运用数理科学定量方法和高性能并行计算技术，对中国大陆深部地幔对流与岩石圈耦合演化过程的时空特征与机理进行数值模拟；认识中国大陆深部地幔对流与岩石圈耦合演化过程时地球内部不同物理过程和不同圈层物质的相互作用，提升对大陆形成与演化的认识水平，为了解局部成矿基本机理与动力学演化关系、矿产资源形成、减轻地震灾害危害等提供参考意见。原理：野外资料————————————→岩石物性库↓↓↓↓↓↓↓概念模型→→构建定量模型←←←计算网格库↓↓↓↓↓模拟计算结果←←←←计算程序库↓↓比较计算和观测结果，接受、拒绝或改进模型预期成果：集成地质、地球物理观测资料，以及基于对中国主要构造单元的主要典型岩石类型系统的岩石物理力学参数测试建立的岩石物性参数数据库，探索不同温、压条件下的岩石变形本构关系，进一步运用数理科学定量方法和高性能并行计算技术，定量认识地球内部不同物理过程和不同圈层物质的相互耦合作用，加深对中国大陆岩石圈演化过程的定量化认知水平，为了解矿物资源形成、减轻地震灾害危害等重大实际问题提供参考。这是一项过去没有做过的集成性的工作。项目8深部探测综合集成与数据管理（Sinoprobe-08）承担单位：中国地质科学院负责人：董树文技术指导：李廷栋目标：缩小与发达国家对深部探测的差距，初步建立中国大陆地壳、岩石圈结构，探讨中国、东亚大陆形成、发展动力学过程；实现深部探测数据的科学管理，形成数据储存、计算、挖掘融合、发布等流程服务，虚拟现实系统和门户网站，提供专项集成数据资源的共享与管理；引进先进探测技术，购置关键的深部探测仪器和IT设备，建设一流的深部探测技术与实验研究基地；承担专项日常管理与协调工作，保证专项实施；完善《地壳探测计划》实施方案与设计