《科技创新与品牌》杂志社院士天地

揭开地球深部的奥秘

滕吉文院士    

    滕吉文,1934年3月出生于黑龙江哈尔滨,原籍河北黄骅。1956 年毕业于东北地质学院地球物理系,1962 年获苏联科学院大地物理研究所物理-数学副博士学位,现任中国科学院地质与地球物理研究所研究员,博士生导师。1999 年当选为中国科学院院士。

        滕吉文长期从事地球物理学与地球动力学研究。上世纪60 年代进行了绕射波场动力学难题的研究,并进行了物理模拟。上世纪70 年代率先在青藏高原开展深部地震探测和综合地球物理场研究。上世纪80 年代在中法合作中深入研究了地壳与上地幔结构和深层过程,从而首次得出青藏高原地壳巨厚、相对薄岩石圈和层块速度结构,恒河平原北缘与雅鲁藏布江之间为印度板块与欧亚板块的碰撞-挤压过渡带,喜马拉雅地带重力未达平衡,且为强线性磁异常带。近来又提出了喜马拉雅陆—陆碰撞双层“楔板”新模型。
        上世纪80~90 年代,滕吉文院士首先在川滇及攀西裂谷带进行了深部地球物理深测,发现并提出其为“被动活化”的古裂谷论点与论据,对攀西裂谷深部构造特征和演化的动力过程及世界裂谷系的分类作出了新贡献。同时,他详细研究了中国东部及陆缘地带地球物理场效应和岩石圈结构并探讨了它们与太平洋板块运动的关系。
        上世纪90年代至今,滕吉文院士基于二维和三维地震体波和面波频散对强烈地震“孕育”、发生和发展的深部介质和构造环境、渤海湾潜在地幔热柱的深部介质和构造背景、造山带与盆地的深层动力过程及油气沉积盆地形成的“镜相”模型,东亚大陆动力学和地震各向异性等领域进行了深入研究,并均取得了重要的新进展。在地球物理学领域里,滕吉文取得了一批在国内外有影响的成果,并在国内外学术刊物上已发表论文 200余篇,出版专著10部,同时还培养了硕士、博士、和博士后60余人。基于以上研究成就,他曾获国家自然科学一等奖一次,中国科学院一等奖三次和特等奖一次以及国家和中科院攻关奖各一次。近日,本刊记者就深部地球物理和动力学研究等问题采访了滕吉文院士。
        全方位揭示地球内部的奥秘

        记者:深部地球的研究指的是地面以下多深的范围?
        滕吉文:人们对地球的认识和利用,有着一步步深化的过程。最早只是在地表种地,后来发展到浅部矿产资源采掘。上个世纪,板块构造的提出和行星际探测,使我们对地球科学开始了重新思考。现在,我们对地球的研究必须跳出已有的框架,以全方位揭示地球内部的奥秘。地球上的资源,我认为,起码有三个空间可以发掘。第一空间,在地下0~500米之间;第二空间,在地下500~2000米之间;第三空间,是地下2000米以下的深处。
        我国过去对资源的寻找和开发,主要集中在第一深度空间即0~500米。我国要快速工业化、经济要腾飞,必然有大量的金属矿产资源和油气煤能源的消耗,这是不以人的意志为转移的,然而资源紧缺,供远远大于求。我国在多元化共享世界资源的同时,必须立足本土,当今必须强化加速开辟第二空间的找矿勘探。在国外,如南非的一些矿床,已经深入地下3000~8000米了。前苏联科拉半岛打的一口12公里深的超深钻表明,在深入地下10公里的地方还能看见矿化。我认为,成矿不只在500米以上的第一空间,在第二空间很可能会发现更多、大型、超大型和更好的资源矿集区,当然,在技术上要求难度会大一些。在理论上讲岩浆矿床形成的深度一般为5~10千米,因为这一空间恰为地壳内物质与能量交换与动力作用的复合地域,也是多种成矿元素发生变异和耦合的转换地带,适宜于成矿元素的聚集和大量岩浆矿床和热流型矿床的产出。
滕吉文院士在工作        石油勘探方面,新中国成立后,大家基本上把找石油和天然气的注意力集中在中—新生代的陆相沉积建造上。石油的勘探深度主要为侏罗纪(西北)和白垩纪(东部)。而中—新生代的油、气,有的是生、储均集中在这一段地质史期,有的则是从更深部运移上来的。我国广大的地球科学工作者,通过研究和实践发现中—新生代陆相沉积建造下面确实存在着古生代的海相沉积,而且可以生油和储油。这便大大扩展了深部找油、气的空间,所以我提出要突破现有找油、气的高限,要向500~1000米“挺进”。事实表明,在这一深度空间是能够发现大型和超大型的油、气田的。
        传统概念上,人们认为石油、天然气是由于有机物深埋而形成的。但是,解剖现有的油气,我们会产生疑问:有多少有机物会埋藏地下深部,经长期温度压力的作用逐渐转化成烃类,最后形成那么大的油田?从现有的大油田和天然气田来看,如果全是有机质的转换,可能没有那么大的量。所以,在有机成因的主导下还应该考虑地球深部无机物的生油的问题。应当指出的是,当今对一些气田的无机生气的问题已基本上得到共识,而生油的问题争议颇大。我想至少要考虑无机成因的参与或部分参与,为此,提出混合成因的理论。

        储备理论与方法 提高自主创新能力

        记者:现在在地球深部研究上还存在哪些问题?
        滕吉文:我想大体有三个方面的问题。第一,没有一个国家的统一规划,各自为政。我们的很多单位都在同一个研究领域呈低水平重复,彼此之间信息经验和成果难以交流,且资料难以共享。有些人,尽管自己在这一领域是相对的弱者,却不愿与国人紧密合作,宁可与外国人合作,乃至拿着资料和数据,送到外国人那里去,资料给了外国人,让他们去出成果,挂上中国人的名字。第二,没有明确的科学目标和一定重量级科学问题的提出,造成了各家都做了一点工作,但都难以对一个科学问题的实质给予必要而充分的回答。当今我国经费多了,领导一点头多少亿就来了,而资金浪费现象则是十分严重的。第三,无序的国际合作。国际间的科学合作,中国科学家的立足点是国家战略需求和独立自主。我们必须在理论和方法上有储备。如果没有统一的科学思维支配这种合作,本来可以取得的创新点也会为此而丢失。
        记者:如何在研究中提高自主创新能力?
        滕吉文:刚才讲了引进了设备技术,不等于引进创新思维,更不等于引进创新能力。其实进口的很多科学仪器和设备的起因,是科学家和技术专家为了研究和解决某一科学问题和就国家基础难点而提出来的性能与参数指标,一台仪器的性能和测量数据常常就是为了解决某一科学问题。此后,商家是为了赢利,批量生产销售。在这个产业化的过程中,很多技术指标被降低。如果一味地、长期地只强调引进仪器和设备技术,反而会降低我们的创新能力。
        因为对地球深部,特别是深部物质与能量的交换及其深层动力过程的研究,是全球地球科学的前沿与难题,也是整个地球科学研究的核心。所以,必须注重于科学上的自主创新。我经常听到一些科技人员和学生在提交成果报告时或者在研究论文中很满足地说:“我的结果与外国某某得出的结论相似或一致。”我听了后感慨万千,难道这也算是我们可以骄傲的成果吗?要是我们只满足于对别人的理论、方法和结论添加一点数据和证据,那就太没出息了。现在国家很需要科学创新,因为中国需要发展,而真正的发展,需要原始创新的支撑。中国地球科学家们必须在科学前沿的问题上发出自己的强音。
        21世纪以来全球地震进入新的活跃期

        记者:近年来地震较多,这说明什么?
        滕吉文:进入21世纪以来,全球地震发生咄咄逼人,从全球大地震的发生与发展来看,21世纪以来近10年的时间在全球范围内强烈地震频频发生,特别是环太平洋地震带和喜马拉雅地震带7级以上地震不断发生。
        2001年以来,全球8级强烈地震进入了一个新的活跃阶段,共发生了7次8级以上地震,分别是2001年萨尔瓦多8.0级和中国昆仑山口8.1级地震,2003年日本北海道8.0级地震,2004年苏门答腊9.1级和2005年苏门答腊8.5级地震,2007年秘鲁8级地震和2008年汶川地震。100年以来全球共发生8.5级以上地震7次,分别发生在1920、1933、1950、1960、1964、2004、2005年,2004年12月29日苏门答腊9.1级特大地震打破了全球8.5级以上地震长达40年的异常平静,这表明全球地震可能已进入新的时期。
当今东南亚及其周边是强烈地震相对比较集中的地域。2001年我国昆仑山口8.1级强烈地震发生以后,俄国、中国、蒙古交界处发生了7.9级地震,巴基斯坦发生7.8级地震,印度尼西亚爪哇附近海域2009年9月2日又发生了一次7.3级强烈地震,表明当今全球大地震活动相对集中于欧亚板块东南部及其边缘地带。同时2002~2008年间我国大陆6级以上地震频频发生,即呈现出强烈地震在我国不断发生的态势。