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向大地深處探尋資源:中國計(jì)劃投巨資繪制精細(xì)“地下地圖”
中國正著手繪制一幅跨度為全部國土的精細(xì)“地下地圖”。這項(xiàng)耗資10億美元、為期6年的調(diào)查將涉及來自數(shù)十個(gè)機(jī)構(gòu)的數(shù)千名研究人員。該項(xiàng)目不僅幫助中國獲得更多的礦產(chǎn)和能源,還有助解答印度板塊與歐亞大陸緩慢碰撞和青藏高原隆起等長(zhǎng)期存在的科學(xué)問題。
據(jù)國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道,該計(jì)劃在10月22日北京舉行的DEEP-24研討會(huì)上進(jìn)行了相關(guān)的發(fā)布,計(jì)劃名為“深部探測(cè)技術(shù)與試驗(yàn)研究專項(xiàng)”二期(SinoProbe II)。
據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局官網(wǎng)報(bào)道,10月22日-24日,為期三天的“地球深部探測(cè)與應(yīng)用國際學(xué)術(shù)研討會(huì)(DEEP-2024)”在京召開,來自世界各國正在開展深地探測(cè)研究的組織機(jī)構(gòu)、學(xué)者團(tuán)隊(duì)齊聚北京,廣泛交流學(xué)術(shù)成果和工作實(shí)踐,面向未來展望地球深部探測(cè)的新的發(fā)展方向。
SinoProbe II從2025年初開始,研究人員計(jì)劃部署數(shù)千個(gè)儀器并向地下鉆探至創(chuàng)紀(jì)錄的深度,目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)地下數(shù)公里巖石層的3D地圖。SinoProbe II是SinoProbe I的后續(xù)。SinoProbe I于2008年-2016年進(jìn)行的較為初步的勘測(cè)。康奈爾大學(xué)的地球物理學(xué)家拉里·布朗對(duì)SinoProbeII的評(píng)價(jià)是令人難以置信,“我想不出有任何地球科學(xué)領(lǐng)域它不涉及的,除了大氣科學(xué)。”
可查資料顯示,2022年初中國地質(zhì)調(diào)查局印發(fā)了《全國地質(zhì)調(diào)查“十四五”規(guī)劃》。規(guī)劃提出到2025年,深地探測(cè)、深海探測(cè)兩大戰(zhàn)略科技力量初具規(guī)模。
當(dāng)前,中國正在深地領(lǐng)域加強(qiáng)原創(chuàng)性、引領(lǐng)性科技攻關(guān),強(qiáng)化自主裝備制造研發(fā),取得一系列新突破。向地球深部進(jìn)軍也是保障國家安全和可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)戰(zhàn)略選擇。
SinoProbe II的首要任務(wù)是幫助中國擺脫對(duì)進(jìn)口化石燃料和鐵、鋁等礦石的依賴,確保資源安全。南京大學(xué)地質(zhì)學(xué)家董樹文表示,中國地表下500米以內(nèi)的較淺自然資源幾乎已經(jīng)耗盡。與美國正在進(jìn)行的名為地球制圖資源倡議的礦物調(diào)查相呼應(yīng),SinoProbe II旨在繪制深達(dá)3公里的礦石形成和化石燃料盆地,并開發(fā)提取技術(shù)。
勘探將惠及中國綠色技術(shù)。它將尋找太陽能電池板、風(fēng)力渦輪機(jī)和電動(dòng)汽車電池所需的關(guān)鍵礦物;可以利用的天然氫氣阱,作為無碳燃料;以及可以長(zhǎng)期封存二氧化碳的多孔巖石層。
埋藏于地下的地?zé)豳Y源,尤其是深層地?zé)豳Y源的勘探與開發(fā)在雙碳大背景下也備受關(guān)注。可查資料顯示盡管我國地?zé)豳Y源利用的歷史悠久,地?zé)崮荛_發(fā)利用總量居世界首位,但仍主要以中淺層地?zé)岬闹苯永脼橹鳎畈扛邷氐責(zé)豳Y源探測(cè)、評(píng)價(jià)、選區(qū)、鉆完井、人工熱儲(chǔ)建造和開發(fā)技術(shù)起步較晚,深部地?zé)豳Y源勘探開發(fā)亟待培育壯大。
目前,我國埋藏深度在3000米以淺的中深層水熱型地?zé)豳Y源總量相當(dāng)于1.25萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,埋藏深度在3000米-10000米的深層地?zé)豳Y源規(guī)模相當(dāng)于856萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。相較中深層地?zé)豳Y源,深層地?zé)豳Y源量更大、溫度更高、資源稟賦更好、應(yīng)用場(chǎng)景更廣,一旦攻克關(guān)鍵技術(shù),對(duì)端牢能源飯碗、綠色低碳發(fā)展具有重要意義。
為了獲得地表附近地殼的清晰圖像,SinoProbe II將在SinoProbe I期間進(jìn)行的主動(dòng)源地震剖面基礎(chǔ)上進(jìn)行。在十幾個(gè)省份,研究人員沿著一條橫斷面鋪設(shè)了地震檢波器和地震儀,繪制了由埋藏巖層反射回地表的地震波。這些活動(dòng)帶來的成果包括在長(zhǎng)江下游盆地發(fā)現(xiàn)鈾礦床和中國南部南嶺山脈發(fā)現(xiàn)的鉬鎢礦床。
在SinoProbe II中,研究人員將大規(guī)模進(jìn)行主動(dòng)地震研究,收集2萬公里的地震剖面。相比之下,SinoProbe I是一個(gè)相對(duì)不完整的草圖。
為了深入探測(cè)直到地球核心的結(jié)構(gòu),SinoProbe II將依賴中國各地?cái)?shù)千個(gè)“被動(dòng)”地震儀,監(jiān)聽遠(yuǎn)近的地震。通過繪制巖層如何減緩或加速地震波,儀器網(wǎng)絡(luò)可以揭示從地幔上升的熱巖柱、從浮力大陸的龍骨滴下的冷巖塊,以及很久以前墜入地幔的死亡洋殼。一個(gè)類似的美國項(xiàng)目名為EarthScope,這是一個(gè)耗資2億美元、為期20年的項(xiàng)目,旨在繪制北美地下世界。美國項(xiàng)目的地震儀間隔70公里。SinoProbe II的網(wǎng)絡(luò)將是美國項(xiàng)目的兩倍密度,傳感器間隔35公里,以獲得更高的分辨率。
SinoProbe II中備受關(guān)注的還有超深鉆探。2018年,中國地球科學(xué)家在位于中國黑龍江省的SK-2鉆探點(diǎn)達(dá)到了7018米的深度。從2027年開始,SinoProbe II將著手鉆探超過10公里的深度。它還將完善技術(shù),以達(dá)到13至15公里的深度,那里幾乎熱到足以熔化鉛,壓力高于最深的海溝。這樣的深淵將擊敗目前的鉆探冠軍:蘇聯(lián)鉆探的12.2公里的科拉超深鉆孔。
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