我国深部探测技术与实验研究与国际同步

董树文, 李廷栋, 高 锐, 吕庆田, 魏文博, 杨经绥, 王学求, 陈群策,石耀霖, 黄大年, 陈宣华, 周 琦

1)中国地质科学院, 北京 100037;2)中国地质科学院地质研究所, 北京 100037;3)中国地质科学院矿产资源研究所, 北京 100037;4)中国地质大学(北京), 北京 100083;5)中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所, 河北廊坊 065000;6)中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081;7)中国科学院研究生院, 北京 100049;8)吉林大学, 吉林长春 130026

我国深部探测技术与实验研究与国际同步

董树文1), 李廷栋1), 高 锐2), 吕庆田3), 魏文博4), 杨经绥2), 王学求5), 陈群策6),石耀霖7), 黄大年8), 陈宣华1), 周 琦1)

1)中国地质科学院, 北京 100037;2)中国地质科学院地质研究所, 北京 100037;3)中国地质科学院矿产资源研究所, 北京 100037;4)中国地质大学(北京), 北京 100083;5)中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所, 河北廊坊 065000;6)中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081;7)中国科学院研究生院, 北京 100049;8)吉林大学, 吉林长春 130026

深部探测技术与实验研究专项(SinoProbe, 2008—2012)是我国历史上实施的规模最大的地球深部探测计划。专项成功实现了技术创新与重大科学发现的并举, 完成了6000 km深地震反射剖面, 使我国进入国际深部探测大国的行列。专项建立了全国大地电磁参数网和地球化学基准网, 实施的6口科学钻探获得重要发现, 实现矿集区立体探测, 关键地区地应力监测、岩石圈动力学模拟、大陆地壳结构与演化研究取得长足进展, 探测仪器装备研制取得重要突破。专项被认为是我国由地质大国向地质强国转变的标志性重大地学计划, 在世界地球科学领域具有很强的影响力, 具有经济社会意义巨大创新价值, 在大科学计划组织实施方面做了有益的探索, 为实施“地壳探测工程”重大科技专项奠定了坚实基础。专项被两院院士评为“2011年度中国十大科技进展新闻”。“深部探测技术与实验研究专项与国际同步”, 获得中国地质科学院2012年度十大科技进展的特别进展。

中国深部探测(SinoProbe); 地壳结构; 深地震反射; 大地电磁; 矿集区立体探测; 科学钻探;地球化学基准网; 地应力测量; 地球动力学模拟; 探测仪器装备研制; 特别进展

上天、入地、下海是人类探索自然的三大壮举,将在人类发展上发挥重要的作用(孙枢等, 2009)。地球内部物质的物理属性、结构构造和深部过程及其动力学机制, 是地球动力学研究的实质内涵(滕吉文等, 2012)。深部物质分异、调整和运移的轨迹和深层过程与动力学响应, 是理解成山、成盆、成岩、成矿和成灾过程的成因机制的核心(滕吉文, 2009)。大陆流变学研究已经成为发展板块构造理论、探索大陆动力学的核心问题(张国伟等, 2011)。随着板块构造“登陆”遇到的诸多科学难题, 地球科学家已经把研究大陆形成、演化的地球深部动力学过程视为地球科学的前沿, 竞相开展大陆动力学与深部探测研究。地球深部探测作为当前大陆岩石圈探测与流变学研究的系统工程技术, 充分应用科学最先进的技术手段、提取深部基础信息、逐步揭开地球深部奥秘。由此形成的全球性主流发展趋势, 超越了板块构造学、大陆动力学和陆内造山理论, 为解决能源、矿产资源可持续供应、提升灾害预警能力奠定了深部信息基础。深部探测已经成为地球科学发展的最后前沿之一(董树文等, 2009, 2010a, 2011a, b,2012; Dong et al., 2012)。

在财政部、科技部支持下, 国土资源部组织实施了国家深部探测技术与实验研究专项(SinoProbe 2008—2012; 以下简称“专项”)。专项是我国历史上实施的规模最大的地球深部探测计划, 在全国部署了“两网、两区、四带、多点”的探测实验(图1;董树文等, 2011a, 2012), 成功实现了技术创新与重大科学发现的并举, 完成了大约6000 km长的深地震反射剖面, 使我国进入国际深部探测大国的行列。专项建立了全国4°×4°大地电磁参数网和地球化学基准网, 在西藏罗布莎、甘肃金川、云南腾冲和东部南岭、庐枞和铜陵矿集区实施的6口科学钻探获得重要发现, 实现矿集区立体探测, 关键地区地应力监测、岩石圈动力学模拟、大陆地壳结构与演化研究取得长足进展(董树文等, 2012)。专项在深部探测关键仪器装备研制方面取得了重要突破(董树文等, 2012; 黄大年等, 2012)。专项被认为是我国由地质大国向地质强国转变的标志性重大地学计划,在世界地球科学领域具有很强的影响力, 具有经济社会意义巨大创新价值。专项在大科学计划组织实施方面做了有益的探索, 为实施“地壳探测工程”重大科技专项奠定了坚实基础。“深部探测技术与实验研究开启地学新时代”, 被中国科学院和中国工程院评为“2011年度中国十大科技进展新闻”。“深部探测技术与实验研究专项与国际同步”, 被评为中国地质科学院 2012年度十大科技进展的特别进展。

图1 深部探测技术与实验研究专项(SinoProbe 2008—2012)工作部署Fig. 1 Deployment of the initial phase of the SinoProbe during 2008—2012

1 深部探测专项实施的地质构造背景

我国大陆是欧亚大陆的重要组成部分, 具有复杂的三维空间结构(李廷栋, 2006; 任纪舜等, 1997),长期与劳亚、冈瓦纳两大古陆及古亚洲、特提斯、太平洋三大构造域发生息息相关的联系, 地壳组成与深部结构构造复杂特异, 具有多期造山、多级盆山组合、多块体拼合的长期演化历史(张国伟等,2002)。它不仅记录了小洋盆关闭、微陆块碰撞演化的完整历史, 也叠加了中、新生代太平洋板块俯冲、鄂霍茨克洋关闭(J2-K1)和印度/亚洲碰撞的大陆动力学过程(许志琴等, 2006a; 张国伟等, 2011; Dong et al., 2008a)。

我国具有世界上少有或独一无二的地质现象。我国有稳定的、大于38亿年的前寒武纪克拉通和几个不同的古太古代—始太古代陆核(刘敦一等, 2007),有大范围的超高压岩石出露地表, 有世界上最广阔弥散的构造变形域, 密集分布的蛇绿混杂岩带(板块缝合带), 广泛发育的岩浆弧, 丰富而特殊的古生物群落, 以及壳幔化学组成与演变中的区域性过渡特征等(张国伟等, 2002, 2011)。延伸超过5000 km的巨型中央造山带, 具有秦、祁、昆、松潘交接转换关系, 记录了泥盆纪、三叠纪两次碰撞造山和白垩纪以来陆内造山等复合造山过程, 其地壳结构与深部过程是了解并认识中国大陆地质和大陆动力学的关键所在(张国伟等, 2002, 2004, 2011; 许志琴等,2006b; 杨经绥等, 2010)。古特提斯洋盆的闭合导致了诸多的微块体于晚三叠世至中侏罗世(T3-J2)碰撞,形成东亚大陆南部巨型“T”型复合印支造山系, 大别—苏鲁高压-超高压变质带构成印支造山带山根(许志琴等, 2012; Dong et al., 2008b), 同时也形成中国西部晚三叠世—早侏罗世伸展构造环境与大型含油气盆地。侏罗纪以来, 我国东部和东亚地区发育了典型的西太平洋沟-弧-盆构造体系。华北克拉通破坏和岩石圈减薄作用, 造就了岩石圈最薄的中国东部大陆(李廷栋, 2006)。新生代印度—亚洲碰撞(始于65 Ma)引起的地壳加厚与急剧隆升, 造就了世界上最年轻的、最大的、最高的、地壳最厚的青藏高原和喜马拉雅山链(许志琴等, 2006a, 2011; 莫宣学等,2007; 赵文津等, 1996; 赵文津, 2003), 也造就了我国东、西部巨大的阶梯状差异升降、地表地貌形态分异与复杂地质现象, 而且对亚洲乃至全球碳循环、气候和环境变化都产生了重大影响(孙枢等,2009)。青藏高原成为一个现代仍在活动的新生代造山带, 是得天独厚的检验诸多地质构造理论的天然实验室(赵文津, 2003)。同时, 我国还是世界上强烈的地震区与新构造活动区。

这些世界独有的地质“奇观”和构造特征, 经历了复杂的地球动力学过程, 具有特殊的地幔动力学成因, 是国际大陆地质、地球动力学和深部探测研究的热点地域。中国大陆各个块体之间究竟存在怎么样的深部构造关系, 如何通过岩石圈结构的深度-时间等关系追溯多块体拼合、增生、分裂、保存、演化、壳幔相互作用与构造体制转换的过程, 现今地壳活动性、现今构造与古构造之间的关系, 以及资源、环境与灾害效应, 揭示大陆的本质、特性、行为、增生、消减、保存、演化与成因, 创新大陆动力学理论, 成为中国大陆地质构造研究目前尚未解决的重大科学问题, 急需开展以深部探测为主的多学科综合研究计划, 为之提供深部地质、地球物理和地球化学依据(董树文等, 2012)。深部探测已经成为了解地表以下固体地球的物质组成、结构构造和动力学过程而进行地质、地球物理与地球化学综合探测研究的重要手段。

2 通过技术创新与进步, 初步建立岩石圈深部探测技术方法体系

2.1 地壳精细结构探测技术集成实验全面进步

近垂直深地震反射技术已经成为探测地壳精细结构、揭示地壳变形与大陆动力学过程的先锋(赵文津等, 1996; 高锐等, 2011)。超浅超高分辨率地震反射成像成为活动断裂带地震灾害与危险性评估的关键手段。天然地震层析成像是窥探地球深部结构的一个窗口; P/S波波速扰动地震层析成像, 产生较准确的地幔波速结构, 为了解地幔构造和动力学作用提供了新的地球物理制约(杨文采等, 2011)。天然地震台阵与主动源探测技术的结合是地球深部探测的重要发展方向。

通过实验研究, 专项初步建立了适应我国大陆地质背景和条件的深部探测技术体系, 如共震源深地震反射和宽角反射与折射地震同时接收的联合采集探测技术, 改进低频检波器并接在采集站上、带头研发宽角反射与折射地震仪, 实现低频/高频信号同时拾取, 为同时获取速度信息提供基础数据; 完善了地震探测孔快速钻进成孔技术, 反射地震大井深(如50 m深井)、大药量和超长记录实验取得成功,形成了适合硬岩地区反射地震数据采集和处理的集成技术。在天然地震观测方面, 完善了双差分远震层析成像、P波 S波接收函数与各向异性分析等技术, 形成了主动与被动源地震技术和电磁技术组合。针对信噪比差的远震波形资料, 还提出了一种计算远震相对走时残差数据的快速方法, 并应用于长江中下游地区远震波形资料的处理。

专项实验获得了青藏高原腹地巨厚地壳的莫霍面反射, 突破了青藏高原巨厚地壳深地震反射探测技术的瓶颈; 建立起花岗岩与变质岩地带被动源地震与大地电磁组合探测技术。华北北缘多重地震联合探测实验获得高分辨、高精度的单分量深地震反射、三分量宽角反射与折射数据, 为揭示古亚洲洋的构造演化和深部资源勘查提供了可靠深部资料。深地震反射剖面揭示了西南天山—塔里木盆地结合带现今岩石圈尺度的深浅构造, 反映了挤压体制下陆内俯冲的盆山耦合关系。在深地震反射数据处理方面, 发展了无射线层析成像静校正、起伏地表叠前时间偏移、长排列剖面无拉伸动校正、分频去噪等数据处理的特殊技术。此外, 中国大陆及邻区上地幔 P波各向异性结构, 显示了中国大陆上地幔变形主要受印度板块和太平板块向中国大陆俯冲的影响。

2.2 地球深部物性结构探测技术渐趋成熟

专项通过研究大陆地壳和上地幔尺度综合物性成像方法, 建立了阵列式、大陆电磁参数“标准网”观测方法和规范化的数据处理及反演技术, 达到国际先进水平。目前, 大陆电磁参数“标准网”完成了全国4°×4°“标准网”控制格架及华北实验区、青藏高原实验区1°×1°“标准网”的实验观测; 建立了由“十”字型短剖面构成“面元”观测的“标准点”阵列式大陆电磁参数“标准网”构建方法(杨文采等,2011; 魏文博等, 2010), 总结了规范化的大地电磁测深“标准点”数据处理方法, 包括基于 S变换的数据处理、多站远参考数据处理和基于遗传算法的阻抗张量分解等技术; 融合了大地电磁测深一维、二维和三维反演技术, 探讨了二维反演方法求解复杂电性结构的适应性问题, 实现了大地电磁测深“标准点”面元数据集反演方法; 从而获取各“标准点”地下体积单元的深度-电阻率加权平均值+标准差数据体, 建立大陆岩石圈导电性结构“标准模型”。通过一维和二维大地电磁反演试验, 给出了褶积退化模型的正确性, 以及盲反褶积增强算法的有效性。通过正演模拟方法, 分析和总结了近海地区(如近渤海地区)海水深度和海底地形变化等海岸效应对大地电磁测深数据畸变的影响。

岩石物性是地质与地球物理之间的纽带(刘光鼎, 2007), 而重力场和地磁场资料是了解地壳物性结构特征的重要依据。由于众多异常的叠加和反演固有的多解性, 区域磁异常图的准确解释是非常困难的(杨文采等, 2012)。专项发展了区域重磁异常精细处理、异常多尺度分离、构造信息提取与增强和基于相关成像 GPU并行算法的位场三维物性反演技术, 为大数据体区域位场反演奠定了方法技术基础。此外, 还研发实现了低纬度变倾角磁异常化极技术, 用于透明地壳研究的低纬度化极或变纬度化极、基于优化滤波思想的位场分离均取得了重要的实用化进展; 建立了卫星重力、磁力资料的解算、编辑和校验技术, 实现了基于GPU并行的重力、重力梯度三维正演快速计算方法, 针对 EGM2008(卫星重力)中固有的高频噪声提出了利用重力异常分离的优选向上延拓去噪的处理方法; 系统开展了中亚—东亚重、磁数据收集、整理与处理。

2.3 地下物质成分探测技术取得新发展

专项开展的地壳全元素探测技术与实验示范项目, 首次按照国际标准建立了一个覆盖全国的地球化学基准网(Xie et al., 2010; 王学求等, 2010; 王学求, 2012), 建立了全国地球化学基准值样品库, 为了解过去地球重大地质事件、预测未来全球环境气候变化、揭示巨量成矿物质聚集的地球化学背景奠定了基础, 为研究中国大陆过去地球化学演化历史和预测未来全球化学变化提供了参照标尺。地壳全元素探测项目发展了 4种地球化学探测技术, 包括地壳中所有天然元素的精确分析技术、中下地壳物质成分识别技术、穿透性地球化学探测技术、海量地球化学数据和图形显示技术。专项在国际上首次建立了一套81个指标(含78种元素)的地壳全元素精确分析系统, 分析测试指标达到国际领先水平(王学求等, 2010)。基于 ArcGlobe(三维视图)的“化学地球”软件, 可实现全球不同比例尺地球化学图的制作和发布, 为全球海量地球化学数据的管理与展示提供了基础平台, 也是世界上首个能提供具有化学属性的全球一张地球化学图的发布平台(王学求等,2010; Xie et al., 2011)。

盖层下方隐伏矿成矿及伴生元素如何穿透覆盖层到达地表, 是深穿透地球化学迁移机理研究的热点(王学求等, 2012)。纳米深穿透地球化学探测技术取得原创性成果, 发明了纳米微粒探测技术, 包括采集、分离、观测、分析的系列专用仪器设备和专有解译技术软件。地气流可能以微气泡形式携带超微细金属颗粒或纳米金属微粒到达地表, 一部分微粒仍然滞留在土壤气体里, 另一部分卸载后被土壤地球化学障所捕获(王学求等, 2011)。通过在隐伏矿地表采样、在室内建立装有不同矿石的迁移柱的定期观测实验, 穿透性地球化学探测深度延伸至500 m以深, 为覆盖区矿产勘查提供了地球化学勘探技术(王学求等, 2010, 2012; Wang et al., 2011): 首次同时观测到矿石、土壤、气体介质中具有继承性关系的纳米金属微粒; 在隐伏金属矿上方发现纳米级铜金属微粒, 并观测到其有序晶体结构, 为深穿透地球化学提供直接微观证据, 使得迁移机理研究取得重要进展, 含矿信息精确分离提取技术得到显著提高。

2.4 大陆科学钻探技术装备取得长足进步

大陆科学钻探直接获取地球深部物质样品, 同时获得地下岩石和流体各种物理、化学和生物参数,发现了一系列深部地幔物质, 并得到了高温高压实验岩石学的证实, 取得了巨大成功(杨经绥等, 2011a,b, 2012)。同时, 针对我国大陆科学钻探的目标与特点, 大陆科学超深井钻探技术方案得到不断完善,在钻杆柱使用、事故预防与处理、深孔取心钻进驱动、碎岩方法与工具、抗高温高压泥浆配方试验与优选、套管与高温固井、钻进自动化控制、数据采集传输与处理等方面, 均进行了经济性与可行性研究分析, 为开展了科学超深井钻探奠定了基础。

2.5 矿集区“透明化”与资源勘查技术日臻完善

地面浅表处所见的金属矿产资源, 如大型、超大型矿床和多金属矿集区的形成, 均是地球内部在地史期间深部物质与能量的交换所致, 第二深度空间(500～2000 m)存在着找到大型与超大型矿床的巨大潜力(滕吉文, 2009, 2010)。传统的金属矿勘查大多依赖重、磁、电法等技术, 随着勘探深度的不断增加, 高分辨率反射地震在精细揭示金属矿控矿构造、追踪含矿层、甚至直接发现深部(大于1000 m)矿体方面逐渐显示出巨大的优势, 成为 1000 m 以深金属矿勘查最有前景的技术(吕庆田等, 2010a)。矿集区立体探测实验示范, 使用以反射地震为主导的现代地球物理探测技术, 在长江中下游成矿带庐江—枞阳铁、铜矿集区部署立体探测实验, 完善、创新和应用了一些关键探测技术, 初步形成了成矿带、矿集区和矿田3个层次立体探测的技术方案与技术体系。通过实验, 提出了矿集区综合探测、多参数地质约束和全三维反演的三维结构探测与建模技术流程, 以及适合强干扰地区的形态滤波电磁去噪新技术。实验形成了适合“玢岩”型铁矿、“斑岩”型铜矿、热液型铅锌矿和石英脉型钨矿的深部勘查技术组合, 初步实现了矿集区深度 3000～5000 m的“透明化”, 总结了在复杂矿集区深部探测技术试验, 为全面开展三维矿集区立体探测和实现矿集区透明化奠定了技术基础(吕庆田等, 2010b)。

2.6 地壳活动性和地应力测量与监测日趋成熟

固体地壳的应力状态是地壳的最重要的性质之一。地壳表面和内部发生的各种构造现象及其伴生的各种地质灾害都与地壳应力的作用密切相关(陈群策等, 2011)。地应力测量与监测不仅为深入认识地震的孕育和发生机制, 进而为强震预测提供重要的科学依据, 而且也是地球动力学基础研究的重要组成部分; 此外, 还将为国家重大工程建设, 如深埋隧道、水电工程、深部能源开采、核废料处置场地的选址等深部地下工程的勘测设计提供重要的技术支撑(陈群策等, 2011)。

专项完成了新型深孔压磁应力解除测量系统和应力应变监测系统的研制与定型, 最大安装测量与监测深度达到孔深213 m, 处于国际领先水平。专项完成了北京密云千米深孔的水压致裂原地应力测量及钻孔超声波成像测试, 取得了高质量的深井地应力测试数据, 初步得到原地应力随深度的变化规律。揭示了现今应力场与活动断裂之间的相互作用关系。建立了青藏高原东南缘12个地应力监测台站,实现了监测数据的无线远程传输、实时监控和自动分析。初步建成北京温泉应力应变监测对比综合实验场。

2.7 地球三维结构和动力学模拟能力得到提升

地球模型是地球物理场定性解释与定量解释之间的桥梁, 是地球动力学的基础之一(刘光鼎, 2007;滕吉文等, 2012)。专项实现了全球、区域、局部尺度的三维地球动力学模拟的跨越, 建立了深部探测数值模拟平台, 具备上千万结构化和非结构化网格划分能力, 对关键部位可以任意加密网格(如华北网格密度达 50 km, 发震断层附近网格密度达到0.2 km), 实现了在并行计算平台上全球300万网格、亚洲岩石圈数百万至三千万三维有限单元网格的数值模拟, 这不仅是我国规模最大、也是世界上少有的岩石圈动力学模拟平台, 从而为建立超级地球模拟器搭建了初步框架。

在断层破裂造成的应力场变化方面, 即继承了原有的方法(如节理单元方法和横向各向同性杀伤单元方法), 还提出了两种新的数值方法: 双力偶等效体力方法和内含断层单元(Fault in Cell, 即FC-FEM)方法。

2.8 深部探测关键仪器装备研制取得重要突破

结合大地电磁法(MT)和可控源音频大地电磁法(CSAMT)的优点, 专项发展了大功率人工源电磁法,自主研发了地面电磁探测系统(SEP)。SEP系统已经在核心技术上取得了重大突破, 掌握了磁芯材料和低频微弱信号检测等磁传感器关键技术, 研制出感应式宽频带磁传感器原理样机, 性能指标与国外同类产品相当(黄大年等, 2012)。同时, 开展了大功率发射、数据采集、数据处理等部件的攻关研究, 均取得了重要进展。大功率电磁法发射技术、宽频带磁传感器技术、低功耗采集站阵列技术和数据传输与集成等重点攻关方向也呈现良好发展势头。

专项自主研发的无缆自定位地震勘探系统, 实现了关键技术的重大突破, 在高精度地震数据采集、GPS定位、仪器整机的小型化、低功耗、低频检波器和出力1万牛顿的电磁可控震源等方面都取得了显著的研究成果(黄大年等, 2012)。

应用于矿集区立体探测的无人机航磁探测系统,在低磁无人机制作、高可靠性自驾导航仪研制、氦光泵航空磁力仪与超导航空磁力仪研制以及配套的数据预处理系统开发方面均取得了重大阶段性成果(黄大年等, 2012)。智能化、可靠性、多分量的航磁张量探测技术研究以及系统联调进展顺利, 成为无人机航磁探测系统的突破性亮点。

专项最新研制的中国万米科学钻探钻机成为中国“入地”雄心的真实写照。专项与企业合作研制生产的我国第一台万米大陆科学钻探钻机、也是亚洲钻进能力最深的大陆科学钻探装备主体平台,2011年12月在四川广汉竣工下线, 万米大陆科学钻探钻机研制获重大突破(黄大年等, 2012)。该钻机具有数字化控制、自动化操作、变流变频无级调速、大功率绞车、高速大扭矩液压顶驱、五级固控系统等突出特点, 处于国际先进水平。在关键技术方面,完成了钻杆自动处理装置的设计加工调试和液压顶驱的多轮设计。进一步的配套取芯工艺研究工作也已经全面展开。该重型装备已启动远程投送并将投入使用, 成为深部探测装备研发引领性的亮点工程,受到国内外关注(董树文等, 2012)。

地壳与地幔精细结构的刻画, 重、磁、电、震、热等地球物理的综合响应将是地球动力学深化研究的必然, 高精度重磁电震数据的联合反演与解析日益成为深部地球物理勘探的发展趋势(滕吉文等,2012)。因此, 以三维地质目标模型为中心的地球物理综合研究一体化集成分析平台, 通过“红蓝军”(引进和自主研发平台)两条路线同时推进, 完善高端平台功能联合, 强化研发和应用两类人员的系统化训练, 提高经验积累的效率, 初步建成拥有自主知识产权的接近国外同类产品的“处理—分析—管理”一体化大型软件工作平台, 加速了跟进国外软件发展的步伐。

3 专项取得重大科学发现与重要研究进展

3.1 华北与青藏岩石圈物性结构的新认识

华北地区 1°×1°大地电磁(MT)“标准网”观测结果显示, 华北东部和西部的导电性结构有着显著差异。现今的华北岩石圈是由东部的鲁—辽高阻块体和黄淮海低阻块体、中部的太行—吕梁高阻块体、西部的鄂尔多斯低阻块体和北部的燕山高阻块体、内蒙高阻块体等多个块体拼合而成的。高阻块体大致与区内造山带、构造褶皱带相对应, 表现为“刚性”岩石圈结构特点; 低阻块体则与盆地发育区相吻合, 可能反映了较强的“塑性”岩石圈结构。华北岩石圈变形的相当一部分能量(作用)来源于上地幔深层的热状态和热流体, 地壳的变形、演化可能受上地幔盖层变形的调制作用。东北地区各主要构造单元岩石圈电性结构各具特征, 表现出明显的横向非均一性。

鄂尔多斯地块北部的岩石圈由沉积建造与结晶基底、上地壳、下地壳和上地幔顶部4层正速度梯度层构成, 从南向北, 基底和壳内界面逐渐上隆,Moho界面逐渐加深(滕吉文等, 2010)。而大地电磁测深数据的三维反演结果则显示, 古老的鄂尔多斯岩石圈具有异常的导电性结构。鄂尔多斯地块岩石圈总体上为良导电性的块体, 普遍存在大规模的壳内和幔内高导体, 及其多组产状陡倾的上地幔盖层高导通道。以北纬37.5度为界, 鄂尔多斯地块可划分为南、北两个块体, 北部块体导电性明显高于南部。研究表明, 鄂尔多斯地区北部上地幔的大地电磁高导异常响应可能是由矿物含水和部分熔融两种因素结合而造成的。鄂尔多斯地块(特别是北部)的低阻特征, 与古老稳定地块的岩石圈电性结构特征不相符合, 推测可能存在大量深部热流体, 可能与正在进行的岩石圈减薄和拆沉作用有关, 这为研究鄂尔多斯北部天然气田成因以及华北克拉通演化机理提供了重要依据。由固定台站数据记录的大量远震体波波形资料的处理结果, 给出了鄂尔多斯地块东南缘 Moho深度变化特征: 东缘 Moho深度介于20.3～45 km之间, 南缘Moho深度介于31～53.1 km之间, 具有明显的分块特征(董树文等, 2012)。

青藏高原大陆动力学研究在东亚乃至全球地球动力学研究中占有重要地位(滕吉文等, 2011)。INDEPTH-MT在喜马拉雅—西藏南部地区曾完成6条超宽频带大地电磁深探测剖面研究, 说明西藏巨厚的地壳中确实存在部分“熔融体”和“热流体”(赵文津等, 2008)。SinoProbe 专项在青藏高原 1°×1° MT“标准网”观测的初步结果给出了电性结构的总体特点。在雅鲁藏布江缝合带以南, 低阻体主要分布在20 km以浅。而在雅鲁藏布江缝合带以北, 低阻体主要分布深度大于20 km, 且分布并不连续, 低阻区域可能和南北向裂谷带相关。在E94°以东的不同深度并未发现大规模低阻体, 这与普遍认为的青藏高原“下地壳隧道流”存在一定的矛盾。大地电磁测深剖面给出了青藏高原东缘及四川盆地的壳幔导电性结构, 存在着低阻的青藏高原中下地壳与高阻的扬子地壳之间的电性转换, 也支持了青藏高原东部“下地壳隧道流”受阻的观点(张乐天等, 2012)。青藏高原东北缘合作—大井剖面的大地电磁探测结果, 给出了该区域的地壳电性结构呈明显的纵向分层、横向分块的特点, 中、下地壳普遍存在高导层。在青藏高原中北部, 五道梁—绿草山大地电磁深探测剖面的二维非线性共轭梯度反演, 得到了高原二维电性结构模型, 并推测了主要断裂的位置、产状和切割深度等信息。

3.2 精细结构探测揭示大陆地壳演化的深部过程

深部结构研究为建立高原隆升动力学机制提供了新的可靠证据。青藏高原具有巨厚地壳, 地壳结构与莫霍面形态复杂, 深度变化很大(赵文津等,1996, 2008; 滕吉文, 2009; 高锐等, 2009)。青藏高原及其腹地的地壳精细结构令世界地球科学家瞩目,是检验青藏高原隆升动力学机制的关键。INDEPTH-1项目第一次深地震反射试验(TIB-1剖面)曾揭示藏南地壳中部的强反射带, 代表了印度下地壳俯冲到藏南之下; 莫霍面深度在72～75 km(赵文津等, 1996)。SinoProbe专项首次实现了世界上首次跨越喀喇昆仑和自喜马拉雅带跨越雅鲁藏布缝合带进入到冈底斯带的深地震反射剖面, 实验得到来自地壳深部和Moho的反射资料, 品质较高。剖面显示了下地壳向北的强反射, 以及冈底斯岩浆岩带底部的地震强反射。藏南狮泉河剖面浅部显示喀喇昆仑断层的花状反射结构。

专项获得青藏高原腹地巨厚地壳下地壳和莫霍面深地震强反射。应对青藏高原巨厚地壳的下地壳和莫霍面反射的巨大挑战, 以往各国科学家的尝试尚缺少非常成功的实例。专项青藏高原腹地羌塘深地震反射剖面探测获得了下地壳和莫霍面强反射,精细处理结果确认了羌塘地体的 Moho反射出现在20 s左右(约60 km深度), 比两侧地体浅10 km左右,为建立青藏高原中部地壳垮塌、减薄作用的动力学模型提供了基础。剖面显示下地壳北倾的强反射,可能是拉萨地体早期向北俯冲的反映。班公—怒江缝合带在20 Ma(？)以来转变为挤压体制, 形成多条逆冲断裂(赵文津等, 2004)。专项深地震反射剖面揭示了横过班公—怒江缝合带Moho存在约10 km的错断, 为古老缝合带后期重新活动提供了证据。

横过西秦岭造山带及其两侧盆地的深地震反射剖面精细处理结果, 揭示了青藏高原东北部岩石圈变形的细节与高原隆升的深部动力学过程, 对国际流行的“下地壳隧道流”模式提出了挑战(高锐等,2011; Wang et al., 2011)。深地震反射剖面显示了上地壳双重构造、下地壳近水平拆离断层和地幔卷入的Moho错断、叠瓦逆冲与双重构造, 也显示了若尔盖盆地下地壳曾整体向西秦岭造山带俯冲的深地震反射证据。深地震反射剖面显示的地壳变形与地幔过程的脱耦现象, 与“下地壳隧道流”模式极不协调。深地震反射剖面也揭示了青藏高原东北缘海原断裂带的深部几何形态、两侧地壳上地幔细结构与变形特征。

华北深地震反射剖面揭露板块汇聚、大陆地壳增生的深部过程。华北深地震反射剖面(约630 km)自南向北跨越了许多令人瞩目的构造单元与边界断裂, 如传统的华北地台与内蒙地槽的边界、“索伦缝合带”及其位于两侧的造山带等。长期以来, 沿索伦缝合带发生的大洋板块消亡、大陆板块汇聚,大陆地壳增生等地质作用引起人们的广泛兴趣。然而, 由于缺乏精细的岩石圈结构资料, 人们对这些地质作用与深部动力学过程的认识颇为分歧。本次探测实验成功获得地壳和上地幔顶部的精细结构,整个剖面显示了自浅到深部地壳变形的踪迹和样式,从而可以追溯板块汇聚、地壳伸展、岩浆侵入与逆冲推覆/地壳增生的深部过程。剖面上Moho起伏较大, 以燕山地区的 Moho为最深, 局部出现多组Moho反射叠置现象, 在化德附近花岗岩出露区为最浅。

获得东北岩石圈地幔的深地震强反射。东北松辽盆地—虎林盆地反射地震剖面, 采用了深井、高能量激发和超长记录(达 50 s)技术, 在获得地壳和Moho界面清晰反射的同时, 连续获得了上地幔的强反射, 最深达到39 s记录深度, 估计深约100 km。虽然, 文献(Best et al., 1991)曾指出过在Montana大平原之下存在可能的地幔反射。但是, 如此深达地幔盖层底界的连续地震反射, 打破了长期以来认为地幔反射透明的传统认识, 令科学家震撼、兴奋。这是大陆深部探测极为罕见发现, 具有重大的地质科学意义。正如文献(Cook et al., 2003)指出的, 许多不连续的上地幔反射均可能是下地壳的碎片。文献(Vauchez et al., 2012)则认为, 地幔反射是岩石圈地幔变形(如地幔断裂或地幔剪切带)的表现。同时, 深地震反射剖面探测揭示, 在张广才岭与佳木斯地区之间存在着一个已经向西以低角度俯冲消减掉的洋壳, 并且这一洋壳的俯冲深度可能已经超过岩石圈底界。这为地球科学界长期争论的古太平洋板块的存在与否提供了最直接的证据。

中国东北1500 km长的深地震反射大剖面对接处理, 发现鄂霍次克板块俯冲到东北大陆之下, 松辽盆地处于鄂霍次克板块与太平洋板块的汇聚中心的证据。这对探讨陆内大型油气盆地形成和资源远景, 以及大陆动力学演化均具有重要意义。

华南深地震反射剖面揭示复杂的造山过程。华南松潘—龙门山—四川盆地—井冈山—武夷山深地震反射实验剖面(共约2280 km, 简称“华南剖面”),揭示了华南大陆复杂的板内造山作用过程。专项采集和初步处理的华南剖面显示, 松潘地块 Moho深度自若尔盖盆地的50 km左右, 与下地壳一起向东(向岷山之下)倾斜, 与岷山山前向西倾斜的下地壳反射形成相向倾斜的汇聚样式, 据此可以确定松潘地块与岷山造山带的接触关系和边界。自岷山向东,下地壳反射减弱, 近乎透明。进入龙门山东部山前,向西倾斜(即向龙门山下倾斜)的 Moho面反射并不清楚; 取而代之的是从龙门山山前开始、一直延续到四川盆地的平坦型 Moho面, 为清晰的强反射,Moho面深度明显浅于龙门山地区。这种Moho面的突变加深(错断)暗示, 龙门山山前断裂可能为切割深度很大的地壳或岩石圈尺度的走滑大断裂, 为建立龙门山地震活动模型、精确确定汶川地震发生机制和地震断层分布与延伸提供了新的关键约束。在四川盆地东部, Moho面显示明显的向东倾斜, 可能代表了一个古老的俯冲带的残留, 类似于文献(Cook et al., 2003; Van der Velden et al., 2005)在加拿大揭示的残留俯冲带信息。深地震反射剖面揭示的信息, 将为华南大陆的再造提供新的、关键的深部构造证据。

3.3 发现白垩纪/古新纪界面铱异常, 提供小行星

撞击造成恐龙灭绝的证据

以不同时代岩石代表性样品建立的一致性全球尺度原生和次生岩石圈地球化学基准或基线, 是认识地球的演化和全球变化的重要参照标尺(王学求等, 2010)。云南禄丰龙产地楚雄—兰坪盆地白垩纪/古新纪(K/T)界面发现铂族元素高含量异常, 所采集的凝灰质灰岩、凝灰质泥岩样品铂族元素含量是上、下地层的3～20倍, 铱含量是上、下地层的10到20倍。这一发现可能提供小行星撞击地球、造成恐龙灭绝的重要证据, 是过去重大地质事件的重要地球化学响应。K/T界面铱异常的发现, 是岩石地球化学基准值建立的重要应用成果(王学求等, 2010)。

3.4 雅江缝合带发现特殊深地幔矿物超基性岩群,

预示铬铁矿找矿良好前景

专项大陆科学钻探在西藏罗布莎, 从特提斯喜马拉雅, 穿过雅鲁藏布江缝合带, 直达冈底斯岩浆带。科学钻探直接获取地球深部物质样品, 发现了一系列深部地幔物质。沿着雅鲁藏布江板块缝合带,相继在罗布莎蛇绿岩型铬铁矿中发现金刚石等深地幔矿物(Yang et al., 2007; 杨经绥等, 2011a), 在普兰、东波、当穷、日喀则、泽当、缅甸密支那(170 Ma)等地又发现含金刚石等特殊矿物的超基性岩体群(杨经绥等, 2011b, 2012), 在普兰岩体和东波岩体中发现块状铬铁矿石, 为在雅鲁藏布江西段寻找大型、特大型铬铁矿提供科学依据(杨经绥等, 2011b)。同时, 提出了金刚石成因分类的第三种类型: 蛇绿岩型金刚石(杨经绥等, 2011a)。罗布莎地区包裹在块状铬铁矿内的氧化氮和金属含有指示极高温高压和极低fO2形成环境的信息, 形成深度至少超过300 km、压力超过10 GPa, 为了解深部地幔及氮在地球内的分布提供了窗口。首次厘定了普兰和东波MOR型蛇绿岩的形成时代为 130 Ma左右(早白垩世)。雅鲁藏布江缝合带罗布莎蛇绿岩具有MOR型(侏罗纪, 约170 Ma)和SSZ型两个阶段的演化历史,而缅甸密支那地区侏罗纪时为 SSZ型蛇绿岩(杨经绥等, 2012)。

3.5 东部大型矿集区立体探测取得重要进展

远震层析成像显示在长江中下游成矿带存在低速异常体软流圈, 揭示出岩石圈拆沉、软流圈物质上升导致幔源岩浆底侵的地震学证据, 同时也证实了多级岩浆活动系统的存在, 诠释了巨型成矿带成岩、成矿的动力学成因(吕庆田等, 2011)。深地震反射剖面探测揭示了成矿带地壳精细结构和变形历史,包括上地壳具有多重滑脱层的逆冲-褶皱构造系统,明确了郯庐断裂、长江构造带等重要构造带的性质。

庐枞矿集区是一个极为复杂的火山岩盆地矿集区(董树文等, 2010b, 2011c), 地壳厚度在30 km左右,火山岩层厚度平均在800 m左右(吕庆田等, 2011)。通过深地震反射剖面、大地电磁和高精度重磁测量的联合探测(吕庆田等, 2010a, b; 高锐等, 2010)、精细处理和构造解析, 构建了庐枞矿集区上地壳10 km的3D结构框架模型, 探测到铁、铜导矿构造和赋矿构造框架, 基本实现了矿集区三维透明化。区域重磁位场分离、边缘检测和3D反演试验, 初步揭示了庐枞矿集区不同深度的重磁结构构造框架、磁性体和密度体的空间分布, 并将重力异常分离实验应用于泥河铁矿区矿体异常和背景场的分离。同时, 运用反射地震初至波层析成像方法, 反演得到了庐枞盆地1200 m以浅的地壳速度结构, 准确刻画了地下隐伏侵入岩体的空间分布形态。探测实验发现了盆地西侧直达MOHO的地幔流体和岩浆上涌、喷发的通道, 证实庐枞火山岩盆地为向东喷发的不对称盆地, 否定了西侧红层之下可能存在另一半火山盆的推断(董树文等, 2010b; 吕庆田等, 2010b; 高锐等, 2010)。火山岩盆地四周与基底接触关系复杂,在E和SE侧呈断裂接触, 在N和NE侧呈整合接触。同时, 对火山岩层基底有了新认识, 为庐枞矿集区深部寻找“铜陵式”矿床提供了初步的依据。深地震反射剖面探测实验还揭示了早白垩纪以前的挤压变形和晚早白垩纪以后伸展变形之间的相互关系,并支持下地壳拆沉模型(吕庆田等, 2011)。

在铜陵矽卡岩型铜矿集区, 开展了深地震反射、大地电磁联合探测, 建立了区域构造格架。根据铜陵矿集区 1800 km2重、磁场源参数反演(0～5 km范围), 推断了岩浆岩和高密度体的空间展布特征, 建立了典型矿床(如舒家店斑岩型铜矿, 姚家岭热液型铅-锌-铜矿)的综合地球物理探测技术与3D地球物理模型, 为深部成矿预测提供了重要信息。在九瑞矿集区, 已有重磁资料的重新处理结果,厘定了控矿断裂构造系统的展布位置, 获得了矿集区地层结构及与成矿相关岩浆岩的三维空间形态特征。在宁芜矿集区及其西缘, 2条大地电磁测深剖面探测, 获得了10 km以浅的地壳电性结构。

铜陵矿集区科学钻探选址预研究, 揭示了中生代中酸性岩浆活动次序为花岗闪长(斑)岩→辉长/辉石二长闪长岩→石英二长闪长岩→辉石二长闪长岩;明确了中酸性侵入岩主要为橄榄安粗岩系列(幔源源区)和高钾钙碱性系列(壳幔混合源区); 岩浆活动深部过程的研究表明, 区内同时存在源于富集地幔的碱性玄武质深位岩浆房和含富云母包体的浅位岩浆房。

在南岭成矿带于都—赣县矿集区开展的地球物理综合探测, 获得矿集区三维结构, 揭示了地壳岩浆系统结构, 发现一批重磁电异常。我国目前最深的3000 m资源科学钻探在南岭开钻, 初步揭示金属矿化的垂直分带规律, 发现了深部矿化线索。异常查证揭示了深部厚大钨钼铋矿体和新的矿化类型,验证了“五层楼+地下室”钨矿找矿模式。

3.6 地应力测量与监测为建立区域地应力场提供

了重要的基础数据

专项建立的青藏高原东南缘地应力监测台网,确定了该地区相关测点处最大水平主应力的作用方向, 给出了现今构造应力场的基本图像, 反映了现今地应力作用强度沿龙门山断裂呈现出分段和分区的基本特征(Wu et al., 2009), 是迄今为止该地区较为系统的地应力测量成果, 对于地球动力学基础研究和地质灾害的预测预警具有重要的意义和作用。同时, 基于汶川地震序列震源机制解对龙门山地区构造变形模式进行了初步探讨。分析表明, 龙门山断裂带东北段地质构造特征和地应力状态有利于区内逆断层活动, 汶川地震和多次余震的发生并没有完全释放所聚集的能量(陈群策等, 2012)。

专项在山西盆地南北两端4个地区共计13个深钻孔中进行了水压致裂地应力测量, 获得了现今地应力的大小、方向和分布规律(陈群策等, 2010)。专项建立的北京平谷地应力监测台站, 成功记录到2011年日本特大地震(里氏 9.0级)前后地应力的连续变化曲线及水位变化信息, 获得了重要科学发现,为深入开展地震预测预警研究提供了宝贵的基础资料, 为地应力综合监测方法的广泛应用指示出良好前景。

3.7 地球动力学数值模拟加深了对深部地质过程

及其浅表响应的认识

大陆岩石圈的流变结构对岩石圈动力学过程有很大的影响, 因此对岩石圈等效粘度的估计是大陆动力学研究中基础和重要的问题(石耀霖等, 2008)。专项利用并行计算岩石圈动力学模拟平台, 将层析成像结果转化为初始温度, 计算了全球对流图像。同时, 也对含湿孔隙岩石的有效导热系数进行了数值分析。

大地震发生后, 估计后续地震发展趋势是人们关心的问题。强烈地震“孕育”、发生和发展的深部介质和环境与其深层动力过程乃是厘定强烈地震成因的关键所在(滕吉文等, 2009)。为此, SinoProbe专项修正了传统的库仑应力计算中沿地震破裂面滑动方向计算剪应力变化的近似方法(石耀霖等, 2010),对 2011年日本东北大地震和海啸可能造成的影响及时进行了模拟, 对 2008年汶川地震(Dong et al.,2008c)孕育发生的动力学背景、紫坪铺水库加载产生的应力变化和台湾复杂动力学环境下的三维粘弹性变形等不同尺度问题进行了三维动力学模拟, 取得了较好的效果。2008年汶川大地震与 2001年昆仑山地震激发的地球自由振荡频谱的数值模拟与对比分析表明, 汶川地震具有逆冲-走滑特性, 昆仑山地震具有水平左行走滑特征。华北盆地三维粘弹性数值模拟结果, 给出了历史地震空间分布与构造应力积累速率之间的关系, 以及地壳分层流变性质对应力积累的影响。

深部过程控制了地表和浅表的响应并造就了大陆地貌特征。深部过程主要通过板块构造和重力势等因素产生了对地应力状态的深远影响。数值模拟分析表明, 整体上, 中国大陆构造应力场的分布特征与活动构造的展布密切相关, 是在板块构造环境控制下, 整个地壳岩石黏弹特性长期演化和活动断裂无震蠕动的结果; 而伴随地震发生的断层滑动引起的地应力场的瞬时或短期调整, 可参考完全弹性分析的结果。线弹性有限元数值模拟结果表明, 龙门山断裂带附近相同位置的最大水平主应力值在2008年汶川大地震前后分别呈现出高度集中和大幅降低现象; 大震发生约1年后, 断裂带附近北川、江油地区地壳浅表层构造应力场的优势方向为NE-NEE向, 与震前相比, 逆时针偏转了约39°。

4 深部探测, 中国与世界同行

2011年11月16—18日, 专项主办的国际岩石圈深部探测研讨会(ISDEL)在北京召开并取得圆满成功(Dong et al., 2012)。会议由中国地质科学院(CAGS)、深部探测技术与实验研究专项(SinoProbe)主办, 美国地震学联合会(IRIS)、国际大陆科学钻探外业界的好评(图2)。

图2 SinoProbe专项在2012中国国际矿业大会上成功展出Fig.2 Exhibition of SinoProbe (2008—2012) at 2012 China Mining Conference in Tianjin

5 结 论

深部探测技术与实验研究专项(SinoProbe 2008—2012)开启地学新时代, 成为我国地球科学领域一个重要的发展趋势。作为我国历史上规模最大的地球深部探测计划, 专项成功实现了技术创新与重大科学发现的并举, 建立了覆盖全国的大地电磁参数网和地球化学基准网, 完成了约6000 km深地震反射剖面, 使我国进入国际深部探测大国的行列。专项初步建立起适应我国大陆地质地貌条件和岩石圈结构特征的深地震反射、折射与宽频带联合探测技术体系, 矿集区三维“透明化”技术日臻完善。专项实施的6口大陆科学钻探获得重要发现。专项针对地壳活动性规律研究的地应力测量与监测技术也得到完善, 有助于了解现今地震、地质灾害等发生的成因。专项在岩石圈动力学模拟、大陆地壳结构与演化研究方面取得长足进展。专项在深部探测关键仪器装备研制方面取得重要突破。成功研制的我国首台自主研发和生产的万米超深科学钻探装备,标志着专项取得了又一个里程碑式的进展。专项致力于深部探测的技术创新和技术进步, 取得了一系列重大进展与重要发现, 为地壳探测工程的正式启动与组织实施奠定了坚实的基础。

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致谢: 国家深部探测技术与实验研究专项(SinoProbe 2008—2012)由中国地质科学院组织实施、国土资源部归口管理, 得到了财政部、科技部、

教育部、中国科学院、中国地震局和国家自然科学基金委的大力支持。以国土资源部张洪涛原总工程师和钟自然总工程师为首的两届专项领导小组(含办公室), 由李廷栋、孙枢、马宗晋院士等组成的专项专家委员会, 为专项的顶层设计与高端综合做出了卓越的贡献, 把握了专项主要研究方向和关键科学技术问题。来自各个部门的两千多名科技人员参加了专项研究, 组成了强大的深部探测科研团队,他们精诚合作、团结奋战、刻苦钻研, 为专项成功运行和成果取得做出了巨大的贡献。在此一并表示衷心的感谢。

Progress of SinoProbe – Deep Exploration in China 2008—2012

DONG Shu-wen1), LI Ting-dong1), GAO Rui2), LÜ Qing-tian3), WEI Wen-bo4), YANG Jing-sui2),WANG Xue-qiu5), CHEN Qun-ce6), SHI Yao-lin7), HUANG Da-nian8), CHEN Xuan-hua1), ZHOU Qi1)

1)Chinese Academy of Geological Sciences, Beijijng100037;
2)Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijijng100037;
3)Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijijng100037;
4)China University of Geosciences(Beijing), Beijing100083;
5)Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang, Hebei065000;
6)Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijijng100081;
7)Graduate University, Chinese Academy of Sciences, Beijing100049;
8)Jilin University, Changchun, Jilin130026

The SinoProbe – Deep Exploration in China is a multidisciplinary earth science research program on geosciences with unprecedented scope and scientific ambition. The overall aim of the SinoProbe is to reveal the composition, structure and evolution of the continental lithosphere underneath China. SinoProbe 2008—2012, the initial phase of the SinoProbe, has achieved a lot of technological innovations and made some important scientific discoveries in the field of deep exploration in China, with a great innovation value for the society. The project has completed a total length of 6000 km deep seismic reflection profiling in Tibet, South China, North China, and Northeast China, impelling China to be one of the major advanced countries in the international society of deep exploration. It has carried out lots of research work, such as nation-wide geochemical baseline (with 78 elements)and magnetotelluric (MT) array (by 4°•4°, and 1°•1° in North China and Tibet), 3D exploration in ore deposit districts in eastern China, several fruitful continental scientific drilling boreholes, two regional in-situ stress monitoring networks, geodynamic modeling of the lithosphere underneath China’s mainland, and instrumentation development for deep exploration in China. As a result, some new recognitions on the Mesozoic – Cenozoic geological and tectonic evolution of the continental China have been gained. In addition, some valuable explorations on the organization and administration of big-science program were made, which have exerted a strong influence on the geoscience society of the world. The SinoProbe 2008—2012 has laid a solid foundation for the organization and implementation of the full scale SinoProbe – Deep Exploration in China as a Major National Science and Technology Program. The SinoProbe is considered as a major signature geoscience program during the transition of China from a big country of geoscience to a powerful country of geoscience. SinoProbe – Deep Exploration in China, opening a new time of geoscience research in China, was awarded one of the top 10 scientific and technological progresses of China in 2011 by the Chinese Academy of Sciences and the Chinese Academy of Engineering, and the international synchronization of the SinoProbe – Deep Exploration in China, has been awarded the Special Progress of the Chinese Academy of Geological Sciences in 2012.

SinoProbe–deep exploration in China; crustal structure; deep seismic reflection; MT array; 3D probe in ore deposits; scientific drilling; geochemical baseline; stress monitoring; geodynamic modeling; development of instrument; special progress

P313; P5

A

10.3975/cagsb.2013.01.02

本文由国家专项“深部探测技术与实验研究”(编号: SinoProbe-08)资助。获中国地质科学院2012年度十大科技进展之特别进展。

2013-01-22; 改回日期: 2013-01-28。责任编辑: 闫立娟。

董树文, 男, 1954年生。博士生导师, 研究员。长期从事构造地质与成矿、深部构造与地质过程、深部探测实验研究。E-mail: swdong@cags.ac.cn。

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