透明的地球
2011-12-31马志飞
百科知识 2011年8期
如果我们想知道地下深处是什么样子,该怎么办呢?打钻孔取出岩芯,但这只不过是“一孔之见”罢了;我们也可以像医生检查患者身体那样对地球来个“CT扫描”,但这样做看到的范围也十分有限。假如,我们的地球能像水晶一样透明,那地下的一切情况岂不是一目了然了?
2011年初,江苏省一位政协委员提出:应在江苏实施“透视地球工程”,使江苏省地表以下100米数字化,动态化,三维可视,透明可见。
如果这一工程真的实现了,那将会为以后的工程建设提供多大的方便!只要我们清楚地了解地下的实际情况,无论是矿产资源勘探,还是地质灾害预测,都将不再是难题。
数字地球与透明地球
喜欢上网的朋友,对谷歌地球(GoogleEarth)应该并不陌生。这是谷歌公司2005年推出的一款虚拟地球仪软件,它将大量卫星照片和航空照片布置在一个三维地球模型上,用户可以免费从高空很方便地鸟瞰全球各地,真正实现了地球的“数字化”。
透明地球也和数字地球脱不了关系。
1998年,当时的美国副总统戈尔在一次演说中,首次提出了“数字地球”的概念。简单地说,数字地球就是按照地理坐标将有关地球的海量、三维、动态数据集成起来的虚拟地球,进而实现地球科学、空间科学、信息科学的高度综合。
2009年9 月,在国际数字地球学会和中国科学院联合主办的第六届国际数字地球会议上,专家建议:加快“数字地球”从理论研讨到实际应用的进程,特别是在全球变化研究、自然灾害防治、新能源探测等方面发挥重要作用。
随着研究的不断深入,越来越多的研究者开始将目光转到地面以下,三维地质应运而生。
三维地质,顾名思义,也就是指采用先进的计算机技术,实现地质资料的三维可视化,就如同我们能够“透视”地下情况一样,这将为地质资料的查询提供极大方便。
以北京为例,如果你有机会来到北京市地质矿产勘查开发局(简称北京市地勘局)的信息大厅,只要按要求在电脑上输入相应的指令,北京市的主要地层、地下构造、地热、地下水等三维仿真模型即可直观地展现在眼前。这就是北京市地勘局自2002年开始历经7年时间建立的三维可视化地质信息与服务系统,这在全国乃至世界上都属于首开先河。如果想知道哪里有断裂、哪里有地热和温泉,哪里赋存着丰富的地下水资源,只需一步步地查询便可一清二楚。随着信息的进一步完善,它将对规划、国土、环保、水务、市政等多个领域的管理和决策工作发挥重要作用。
当然,我们现在说的三维地质,还往往只是对于某一区域而言。若从全球视角来说,建立了三维地质模型也就真正实现了“透明地球”。
但实际上,我们对脚下的地球了解多少呢?很早以前,科学家们就普遍认为未来科学的发展应该是“先入地,后上天”,然而,迄今为止人们依然对我们脚下的地球充满敬畏和迷茫,虽然人类在高科技的支持下可以飞向外太空,但在地球母亲面前异常渺小。毕竟我们的地球面积太大了,要想全面“扫描”实在是困难重重,而且目前的地球物理勘探深度也相当有限。即使通用钻探,也难以达到理想的深度。目前,世界上最深的钻孔——俄罗斯科拉超深钻,深度也不过12千米,连地壳都没有穿透,要知道整个地球的半径可是6400多千米。在矿产资源日益枯竭、地质灾害越来越多的双重压力之下,不少国家都开始实施朝向地球纵深的大面积扫描探测计划。
向下,再向下
澳大利亚,被誉为“坐在矿车上的国家”,为了解决未来的资源问题,该国于1999年提出一个别开生面的新概念——玻璃地球,形象地理解也就是希望地球能像玻璃一样让我们一眼就能看穿哪里分布有矿产资源。该计划的目标是使澳大利亚大陆地表以下1000米深度以内的地质状况变得透明,以便于发现新的巨型矿床。要实现该目标,需要大量的地质勘探、地球物理勘探和地球化学勘探工作,如新的钻探技术、航空重力梯度测量、航空电磁法、航空和卫星矿物地球化学填图、同位素跟踪、地下水化学研究等。计划提出之后被正式列入澳大利亚的国家预算,并开始实施。然而遗憾的是,因多种原因,计划被迫于2003年终止。
不过,人们对地下深层的认识之路永远不会停止。几年之后,澳大利亚又实施了一项新的地球探测计划——“澳洲大陆结构与演化”战略研究计划,其目标是在全球尺度上建立澳洲大陆的结构和演化