最深处的秘密——

“中国的深部探测技术与实验专项，某些方面已超过了美国。”中国深部探测技术与实验合作伙伴、美国斯坦福大学教授Simon Kelemberer此语一出，便震惊了许多美国科学记者，甚至有记者一再追问：“中国深部探测技术与实验在哪些方面、哪些技术超过了美国？”

作为中国深部探测技术与实验研究专项首席科学家，董树文曾告诉记者：“深部探测技术与实验研究专项的实施，使我国真正进入到世界深部探测大国行列。”

冷战时期的上世纪60年代，随着美苏太空竞赛不断升温，另一竞赛也慢慢展开，这就是“地心争夺战”。

与世界其他大国相比，中国深部探测起步较晚。纵观世界各国，无论上世纪的美苏两国，还是英国、德国、意大利、瑞士、加拿大和澳大利亚，无一不陆续实施对地球深部探测重大计划，并取得丰硕成果。直到今天，这场“地心争夺战”还从未停止过。

张文静

超深钻井的较量

位于俄罗斯西北端、濒临巴伦支海和白海的科拉半岛，大部分地区处于北极圈内。

除终年不冻港摩尔曼斯克和丰富的矿藏资源，这里还与前苏联一项重大工程有关。

这项至今看来仍有些神秘的工程，位于摩尔曼斯克州扎波利亚尔内市10公里外的贝辰加地区。由于地处科拉半岛，人们将其称为“科拉超深钻井”。

科拉超深钻井被普遍认为是冷战时期美苏在深部探测领域相互竞争的结果，而竞争目标是先于对方抵达地壳与地幔之间的界面——莫霍洛维奇不连续面，简称莫霍面。

1961年，美国开始实施“莫霍面计划”，在加利福尼亚湾附近地区钻井。一年后，前苏联地质部和前苏联科学院也提出本国“莫霍钻探计划”，目的是研究莫霍面和地下贵重矿石的形成过程。

该计划交由“地球内部与超深钻井研究跨部门科学委员会”负责，由前苏联地质部长艾弗杰尼·柯兹洛夫斯基直接领导，只有少数科学家能够参与进来。

据悉，前苏联之所以制定出自己的“莫霍面计划”，是“1960年到1962年间太空竞赛期间经济利益与国家自信心相结合”的结果。

科拉超深钻井作为该计划的重要一环，一直处于密不透风状态。虽然艾弗杰尼·柯兹洛夫斯基在上世纪80年代编著了《科拉超深钻井》一书，披露了该钻井的一些情况，但人们始终认为这里还隐藏了许多重要信息。直到美国《连线》杂志2008年公布了科拉超深钻井的10张照片，才让人们对这个“世界上最深的钻孔”有了更为直观的认识。

照片中，一座浅灰色高塔矗立在雪迹斑驳的广袤荒原上，周围还有几片低矮厂房。厂房内部充满大型号的金属管道，戴着头盔的工人在对钻头进行操作。而另一间科技控制室里，一名科研人员正将从几公里的地下传来的数据收集在一起。

1966年，美国“莫霍面计划”由于经费和技术等方面的原因宣告终止，而科拉半岛的钻探工作却一直在进行。当1994年停止继续钻进时，科拉超深钻井深度已达12262米，这个记录至今未能被打破。

虽然在陆地超深钻井方面美国较前苏联略逊一筹，但此期间，美国的海洋深部探测还是引起世界关注。1968年，美国实施“深海钻探计划”中的核心装备“格洛玛·挑战者”号探测船扬帆起航。1975年，由于联邦德国、日本、英国、前苏联和法国加入，该计划变成一个国际范围项目。

资源探测是推手

美苏两国对地球深部探索常被认为“意气之争”。

从留存史料看，两国的地心探索同样基于现实利益推动。

艾弗杰尼·柯兹洛夫斯基上世纪80年代编著的《科拉超深钻井》序论中写道：“近年来查明的绝大多数矿物原料资源都与未出露地表矿床有关。因此，研究地壳深部结构具有越来越大的现实意义。”

可见，对矿产资源的探索是前苏联进行深部钻探项目的内在驱动力，而前苏联也确实从中得到丰厚回报。

科拉超深钻井钻进到4024米时提取了岩心。钻探深度达到9500米时，钻头冲进一个含有黄金和钻石的地层。科研人员对取出的岩心进行检测，发现该岩层金含量高达80克/吨。而一般来说，金矿层只要含金量达到4克/吨，就已具备商业开采价值。

也许是科拉超深钻井的发现让前苏联人备受鼓舞。在《科拉超深钻井》中，作者继续写道：“已规定要大大扩大深井钻进和超深钻进工作量，科拉和萨特雷钻井将继续钻进。安排了秋明、阿纳斯塔斯耶夫·特罗伊茨克和乌拉尔超深钻井钻进。同时，在第十一个五年计划期间开始打六个深钻井，其中三个位于含油区，三个位于矿区。”

由美国首先发起的“深海钻探计划”也同样不甘示弱，在计划实施过程中发现具有重大现实意义的白垩纪中期黑色页岩，而这被认为是大西洋沿岸许多重要油田的生油层。

据悉，从上世纪70年代开始，全球进入地球深部探测黄金时期。以美国大陆反射地震探测计划（COCORP）为起点，世界主要大国陆续启动国家深部探测重大计划和工程。

COCORP开始于上世纪70年代末期，开辟了使用多道地震反射剖面技术系统探测大陆地壳结构的先河。

此前的60—70年代，为寻找新油气资源，深地震反射剖面技术已广泛应用于世界范围内的石油勘探行业。在此基础上，COCORP将石油勘探近垂直反射地震技术发展到穿透地壳甚至岩石圈的深地震反射技术，在深度与精度方面都达到前所未有的高度。

计划实施过程中，COCORP在美国30个州共采集1.1万公里长的反射剖面。除首次揭示出北美地壳精细结构外，COCORP更是取得意想不到的收获——在落基山等造山带下发现了一系列油田。而更为重要的是，COCORP的开展引发全球各个国家深部探测项目的计划和实施，开启了国际深部探测新纪元。

上世纪80年代，国际岩石圈委员会（ILP）发起全球地学断面计划（GGT）。该计划在全球重要大陆和造山带完成了对数十条几万公里长的断面探测。1982年，欧洲地球探测计划开始实施，目的是“更好地了解地壳和地幔构造演化，以及一直以来控制整个演化动力过程。”

这个由欧洲各国联合开展的重大项目取得丰硕成果，不但完成了横穿欧洲的地学断面，而且通过对阿尔卑斯造山带的地震反射剖面探测完成，建立了碰撞造山理论和薄皮构造理论，极大地推动了地球物理理论发展。

与此同时，欧洲各国也各自实施了国家深地震反射探测计划，包括法国、德国、英国、瑞士和意大利等。这些探测计划在不同方面推动了世界对地球深部的研究和探索。1984年，加拿大科学基金委，地质调查局和一些高等院校的科学家们共同启动了国家级岩石圈探测计划，而且计划特别重视通过对矿产富集地区的探测，提供丰富可靠的成矿信息。这种做法增加了投资者信心，促使很多矿业公司增加深部探测投资，使加拿大一直得以保持世界矿业大国地位。

“大战”从未止步

“进入新世纪以来，人们对地球物理领域的研究兴趣再次被激起。”谈起当前全球深部探测发展，美国地质调查局地震科学中心教授Walter Mooney如是说。

2000年，在之前实施的四维地球动力学计划基础上，澳大利亚联邦科学与工业研究院提出新的玻璃地球计划，目标是使澳大利亚大陆1公里内的地壳变得“透明”。

该计划开展的成矿带地壳精细结构探测，为研究成矿理论和资源勘测提供了技术支撑，并由此在覆盖层下发现了奥林匹克坝超大型矿床。六年后，澳大利亚又宣布启动大陆结构与演化计划。2003年，美国国家科学基金会设立了地球透镜计划，开启了第二轮地球探测。预算超过200亿美元的资金，使美国再次站到全球深部探测领军位置。

而在遥远的科拉半岛，虽然更深一步的钻探被暂时停止，但钻井主轴依然处在合适的条件下。2007年，俄罗斯科学院地球物理研究所副主任Yevgeny Rogozhin采访时称，仍有一小部分研究人员留在科拉超深钻井平台，对从地壳深处获取岩心等进行着持续研究。而在俄罗斯其他地区，一些超级钻探项目也在实施中，这使俄罗斯在资源勘探方面获得巨大成就。

在东亚，日本已于2007年启动海洋钻探船“地球号”，希望打穿大洋地壳，直抵岩石圈作为探寻地球深处秘密的突破口。

如今，对地球进行深入了解的重要性越来越成为各国共识。联合国将2008年命名为“行星地球年”，呼吁全世界重视地球科学、保障资源供应、保护生态环境、支持脆弱生命系统。为此，国际地质科学联合会和联合国教科文组织正式提出，要进军我们最后的前沿——地下的物质与结构，呼吁强化对地球深部探测和认识。

面对未来，美国大陆反射地震探测计划首席科学家Larry Brown表示，地球物理相关研究将会在资源勘探、研究地质灾害发生内部机制，以及建立灾害预警系统中发挥重要作用。

如今，世界对深部探测关注的目光已经转移到中国。

据中国深部探测技术与实验研究专项首席科学家董树文介绍，在世界深部探测大国中，截至目前美国已完成6万公里左右的深反射地震剖面，俄罗斯大概有2.48万公里，英国是2万公里，而意大利、德国、澳大利亚均在1万公里左右，中国也已跨入国际深部探测的1万公里俱乐部。

在美国地球物理学会新闻发布会上，Simon Kelemberer教授表示，如果中国深部探测技术与实验研究专项第二阶段继续执行，将全面超过美国和西方国家。在地壳结构尤其复杂的中国所获取的数据和信息，不仅对本国地壳结构的认知、资源开发和地质灾害预测具有重要意义，更有利于加深国际学界对整个世界地壳结构的理解。“未来新一代地球科学家，无论中国的还是国际的，其科学发现都基于今天深部探测技术与实验专项所获得的基础数据。”

（文据《科学新闻》等）