我在世界屋脊上获得地球深部信息

滕吉文 温瑾

1972年，在周恩来总理关于要加强基础理论研究指示的鼓舞下，青藏高原的考察工作又重新提上日程。1972年年底，中国科学院在兰州召开的珠穆朗玛峰学术会议上，专门讨论并制定了《中国科学院青藏高原1973—1980年综合科学考察规划》，按照这一规划，1973年组成了中国科学院青藏高原综合科学考察队，决定全面考察西藏自治区。

人类首次对青藏高原进行地球物理考察

1974年，我参加了青藏高原综合科学考察队。当时首先考虑的是我们搞地球物理的进藏去考察什么，即解决什么科学问题。是要弄清楚青藏高原为什么会隆升？当时板块构造理论已经问世了，有科学家认为是欧亚板块和印度板块碰撞的结果，是缝合带等，也有很多争论。缝合带到底是在恒河平原地区还是在喜马拉雅地区的雅鲁藏布江地带，都不是很清楚。缝合带边缘的资源，无论是金属矿产资源、油气资源，地震灾害，或者是其他地质方面的灾害，又会怎么样产生和伴随？这些问题都不清楚。这一连串的问号迫使我去思考、探索，寻找答案！

那时我就是带着这些科学疑问进藏进行考察的。我是地球物理分队业务方面的负责人，副队长。我们进藏后首要的工作就是架设地震台，搞重力观测、地磁场观测、地热场观测、地震波场观测。

我们组被封为“机械化部队”。在人工源爆炸实验中，每一次爆炸之后就必须取得地震波在深处传播的行为与数据。我们要求爆炸激发的地震波要往地下传抵80公里左右深处。所以我们这种工作也是相当费钱的。青藏高原科学考察时，有搞地质的、地化的等。比如搞地质的，他们出去使用的是地质锤、放大镜和罗盘，搞地理的主要是观察和搜集资料，都不需要做大型实验。而我们是用了几十部车：跑重力观测的、地热观测的、地磁观测的，搞地震仪器和布台网的。

第一次我们就布了很多地震观测台站，但是观测的人手不够，所以第二次进藏时，我就带领成都地质学院（今成都理工大学）物探系一个班的学生，40人左右，请他们和我们一起搞观测。成都地质学院同意让我带学生进藏的条件是，回来之后给他们讲一个学期的地壳与上地幔地震探测课。考虑到培养新人和完成考察任务，我都答应了。我进藏之后牙都掉光了，说话漏气，但我也坚持讲课，因为有约在先嘛！现在这些学生都是相当不错的了，有不少人成了教授、研究员、高级工程师等。

这一年进藏，我们成为世界上最早在青藏高原取得地球深部信息的人，确有不少新的发现，获得不少新的知识。

军队、政府和群众的大力支持

地震观测是要先进行爆炸的，要在爆炸之后才能形成地震波，然后把地震波传到壳、幔深处，波在地下不同的地方再返回来，然后进行数据处理，所以首先就需要炸药激发地震波。1974年前后，西藏是没有地方制造炸药的，炸药包括雷管都要从内地拉进去。这个问题使我相当发愁，到成都之后，我就闯了一下成都军区。有一位干部，好像是个参谋，接待了我。我就给他讲了我们任务的来龙去脉和面临的困难，是来求助的！部队的同志非常热情，非常愿意帮我们完成这个任务。但是他们说，你要到北京总参谋部，让总部给我们一个命令。我们回京后就通过科学院到总参办了一个函给成都军区。成都军区二话没说就派了一个连，拉了60噸炸药进藏。从内地到青藏高原，山高、路险、路远，当时的经济条件和政治条件都不是很好，运送60吨炸药的困难是可想而知的。部队的指导员和连长亲自带队，长途跋涉，将炸药安全送到了拉萨。他们一分钱都不取，衣食住行也不要我们管。我们过意不去，和他们管政治的领导商量，给部队同志一点喝水的钱，他们也不要！因为部队是把给我们拉炸药作为一项国家任务来完成的。

到了拉萨，成都军区又给我们找好了存放炸药的炸药库。60吨炸药，出点问题可不得了呀。是什么概念呢？炸一栋楼只要几十公斤TNT（烈性炸药）就够了。

1975年5月我们刚到拉萨时，住在拉萨的第三招待所，西藏军区的作战部部长马上就来招待所看望我们。后来我才了解到，他是我领进藏的那些年轻人里头一位叫田东生的叔叔。田部长后来到济南军区当副司令去了。他对我们问寒问暖，问我们需要什么。我们需要1∶50000的地形图定位，因为那时还没有GPS，田部长一口答应：“从作战部取。”

炸药问题解决了，又遇到了怎样起爆激发地震波场的难题。青藏高原的湖水为冰雪融化水，温度很低，当时设计的激发方式为水底整体一次爆炸，以形成“点源”激发地震波场。因为沿该剖面各爆炸点的炸药量为3～15吨不等，整体炸药要形成瞬时同步齐炸，又要求组合而成的巨型药包不透水，而且还要引出雷管，在湖里水底进行爆炸，我们所里这几个书生，谁能担任得了这个任务啊！所以我们就跟西藏军区说，我们在湖里爆炸需要舟桥、工兵，西藏军区领导满口答应，拨给了我们一个舟桥连、一个工兵排、一个通讯班，而且湖里爆炸完全是部队操作，一分钱都不取。

当时炸药包要人工装到塑料口袋里，然后捆绑闭口，再用舟桥运到湖中间，再慢慢沉入水底，这些都是工兵来做。舟桥连在湖上架起舟桥，把炸药装在冲锋舟上，工兵再去把雷管安好，通電流起炸。我们在羊卓雍措（藏语把“湖”叫“措”）用了6吨炸药，纳木措用了15吨炸药，取得了来自地球深处100公里以内不同界面的地震波场的信息。没有舟桥部队，没有工兵帮助是根本不行的。

我在西藏进行野外实验工作，高原反应都很厉害。有一次我到羊卓雍措去，给我开车的是一藏族司机。我们到了羊卓雍措后，天色已晚，那里是一个爆炸地点，海拔4600米。晚上我睡觉时他不让我脱衣服。他说白天我听你的，晚上你听我的；他还不让我躺下睡觉，用被子和衣服把我的背垫得很高，让我靠在被子上，他才去睡觉。第二天有人问他为什么，他说你们汉人不适应高原，有些人睡觉，就在这个海拔高的地方睡过去了。特别是头一两天不能躺下睡觉，年纪大一点的人更不能躺下睡觉，至少要适应几天，慢慢就好了。这使我不仅非常感激，也更加坚定了要为西藏人民和西藏建设做贡献的信念。

第一次在羊卓雍措爆炸就收到良好记录，方毅副总理亲自打电报向我们祝贺。我们从拉萨回到北京之后，方毅副总理还接见了我们部分科考队员。当时国务院总理是华国锋，还给我们这次青藏高原科学考察的同志们发了一个国务院的嘉奖令！这些在精神上都给了我们很大的鼓励，所以我们再苦也不觉得苦，只想怎么取得可靠的深部信息，以揭示青藏高原形成的奥秘，为国争光。

开创国际合作的新局面

1980年在中国召开了青藏高原国际科学讨论会。在这次国际会议上，地球物理所做了两个大会报告，一个是我，另一个是国家地震局的环文林同志。在分会场上我们有二十几个报告。美国科学家皮特·莫尔纳到来之后，首先问我，滕先生，请你快告诉我青藏高原上地幔顶部的速度是多少。我告诉他是8.15±0.05公里/秒，他当场就高兴得跳起来了。因为这是在青藏高原取得的第一个数据。意大利底里亚斯特大学有一位科学家叫马鲁西，这个大学在地球物理研究方面在世界上是很有名气的，那里有一个世界地球物理研究中心。马鲁西教授听完报告之后对我说，你们做了这么多工作，我真没有想到，你们确实第一次开辟了对青藏高原的地球物理研究，为世界地球科学研究做出了重要贡献。

为什么国际上的科学家们都对青藏高原研究这样重视呢？我想主要是因为青藏高原研究可深化对地球本体的认识，对全球大陆动力学研究，也至关重要。在全球整个动力环境中，为什么在中国形成了这样高的一个高原，高出海平面达八九公里？又为什么在那样低的南海，马里亚纳海沟向下延伸十几公里呢？而这一高一低可以说是世界上中、新生代以来最为壮观的地质事件，所以在青藏高原科学会议上来了十几个国家的科学家，还都纷纷要求与中国合作。

最先开始合作的是法国，这个可能跟政治有关，因为法国是第一个与中国正式建交的西方大国。在开国际会议的前夕，法国人抢先一步，较早地与中国官方提出合作的要求，并达成了意向。中法合作期间我曾两次到巴黎谈判，我是地球物理学方面的学术代表之一，这已是20世纪80年代之后的事情了。

青藏高原科学讨论会之后很快实施了中法合作考察。在共同合作进程中发现，我们的硬件水平当时不如法国，他们的仪器比较好，但是理论研究上我们并不比他们差。法国人派了不少科学家来华，也带来了不少仪器设备到青藏高原去观测。

这对于我们国家有两个好处，一是他们给我们留下了部分仪器，我们后来又进行仿制，从那以后观测的仪器条件就有了很大改善。二是为我们培养了一些人。但是后来法国人却抢先发表了成果，虽然也挂上了中国人的名字。为此，我们觉得必须尽快地发表一批文章，于是在1985年出版了一本《地球物理》专辑，专门讨论青藏高原的地球物理成果，共有十几篇文章，在国内外的影响还是不错的。

中法合作结束以后，德国人、英国人、美国人、日本人也都进来了。因为大家都认识到青藏高原对地球物理来说是一个很关键的地区，很多现象不是从地表的现象可以解释得了的，而要从地球内部力系的作用，从地球内部物质和能量的交换来解释，是地球内部物理力学作用过程起主导的动力机制造成的。应该说，我们自己对青藏高原科学考察和中法等国际合作，不仅使各国地球物理学界比较了解了我们的工作，而且对我们的成果引用也很多、很广，让我们的青藏高原地球物理研究在世界上占有了一席之地。

奉献青春甚至牺牲生命

我们在西藏遇到的第一个灾难是牺牲了一位同志。我们在很多地方都设置了地震台，在亚东也设了一个长时间的天然地震观测的地震台。亚东有一个部队的团部，观测的同志就住在兵站里。因为我们这个台站在冬天也要记录，也要派人看守，不能停机，可以说当时就没有比这个团部更好的住地了。我们烧的柴火、吃的东西全是部队的。我们驻在这里的几位同志总是不落忍，想为这个兵站做一点贡献。那时烧柴火要去捡，正好赶上雅鲁藏布江的上游漂下来很多树干，我们有一位同志叫梁家庆，就去捞水里的木柴。他站在岸边的一块长满了青苔的石头上，脚一滑，就掉进水里，被冲走了。这可急坏了大家。在附近水域怎么找也找不到，发动很多人到远处去找也不见踪影。第二年开春，看见了他的遗体，就挂在他滑下去的附近地带水里的乱树枝中间，尸体已经腐烂了。想起这件事，我就要掉泪，非常难过。

有一次我们在一个湖里爆炸，我不记得是羊卓雍措还是普莫雍措了，几吨重的巨型炸药包已经沉到湖底去了，可是起爆的时候出了一点问题，这个炸药包已经点火但是没有起爆，是什么原因搞不清楚，必须跳进水里去检查和排除故障，那是相当危险的。当然也可以有第二个方法，就是把炸药包装上雷管爆炸报废，可这是国家的财产呀！有一位同志叫赖明慧，是专门负责仪器硬件的，负责爆炸点的零时记录和指挥工作。他第一个跳下水去，水深至少有几十米，而且湖水是雪融化的水，可冰了！但当时那个情况很紧急，他顾不得水有多深多冷了。后来解放军战士也都跟着他跳了下去。赖明慧下去后发现是接触不良，排除了故障。后来我推荐他得了竺可桢奖。当时这个奖一开始要给我，我说这个奖要给有突出贡献的人，真正是闯过来的人，所以一定要给他。

那时在西藏的工作条件、生活条件都很艰苦，在湖边这些爆炸点的同志问我，能不能买点儿酒给下到湖水里去的同志，在下湖之前喝一點暖暖身子。我当然要答应了，但那时像这种情况就很特殊了。

1998年，我们室要在青藏高原做大地地磁测深的测量，野外需要钱。因为要跑野外，就在西宁租了科学院一个单位的一辆吉普车，派两个人进去送钱。一位同志是于桂生，他是准备培养作为野外施工总指挥接班人的，还有一位博士生，在过唐古拉山的时候，当时下了点小雨，在一个较为平坦的地方翻了车。这两位同志当场就牺牲了！令人悲痛至极！

搞科学研究要付出这么巨大的代价，不仅是要流汗，要奉献青春，还要流血，甚至牺牲生命。我们在谈青藏高原的地球物理考察，特别是在谈到成果的时候，一桩桩往事就会涌上心头，这是我们永远都不能忘记的悲痛……因为我们所取得的大量成果和发现中，都凝结着战友们的血和汗。

青藏高原科考奠定了中国在国际上的话语权

我们青藏高原考察队地球物理分队在科学上取得了哪些成果呢？我想只能综合起来很简单地说一下梗概吧。

先说说早期的。一个是重力均衡问题。1905年的时候，有一个美国的科学家叫艾瑞，是非常著名的重力学家，是重力均衡补偿学说的创始人。他提出来在喜马拉雅山地带，重力是均衡的。通俗一点说就是有多高的山下面就有多深的根。因此我们就布置了重力场的测量，重力测量的目的就是要看看它到底是均衡的还是不均衡的。换句话说，就是看喜马拉雅山系还活动不活动。我们的观测实验得出一个很有意思的结论：喜马拉雅山没有山根，而且从喜马拉雅山往南一直到加德满都地区，重力均衡异常达到120毫伽（mGal），说明重力是不均衡的。从加德满都穿过恒河平原，然后越过喜马拉雅山造山带，再到我们的雅鲁藏布江，重力才真正的均衡，才趋于零值了，而在其间的整个地带都是不均衡的。喜马拉雅山脉还在升起，深部物质还在运动。应该说，我们在重力方面的这一发现和学术成果是非常重要的。

另外我们做了大地地磁测深。通过这一研究我们发现从地壳到地幔，100～200公里深度范围内，发现了电阻率很低的低阻层，而且这个低阻层分布又是不均匀的。这就是说，在壳、幔深处还有物质在熔融或半熔融，因为这些物质是比较软的。通过人工源地震探测还发现，在印度洋板块向北运移的时候，块体在北部力系作用下向南运动。所以说在青藏高原的南、北两侧形成一对相互挤压的作用力，因此迫使高原向上升起。

综合来说，我们觉得印度板块和欧亚板块之间的陆——陆碰撞不是一条线，而是从恒河平原的北缘跨过喜马拉雅造山带，一直到雅鲁藏布江。在这宽500公里左右的区间是两大板块的碰撞挤压的过渡带，而不是一条简单的缝合线。这应当是我们首先发现和提出来的！

青藏高原地壳是巨厚的，有70公里左右，但是岩石圈却是相对较薄的，100多公里厚；地壳在华北地区的厚度是35～40公里，一般岩石圈的厚度也只有80～90公里。相对来说，青藏高原是薄岩石圈。很多年以前，有个美国人叫福尔摩斯，他认为青藏高原的地壳是两个地壳加在一起造成的，我们做了实际观测和一系列反演的计算工作，取得了第一手数据，证明了他的这一想法是不对的。这里就是一个完整的地壳，而且是正常的地壳速度层序。首次在青藏高原发现的这一结果一直到现在仍“稳如泰山”，应该说在全球范围都达成了共识。我们所发表的文章在世界上引用率是很高的。

过去人们认为，地球深处（500～2000米）与国民经济好似没什么关系。这是一种误解。最近我通过研究提出金属矿产的第二深度空间找矿勘探与开发的新理念（以前只是在0～500米这一空间找矿勘探）；油气勘探也必须向深部发展。今后钻井必须在5000～10000米的深度空间进行。

青藏高原的地球物理研究工作在我整个的科学生涯里，是占到很大比重的。在研究中，我发表的第一篇文章就是以地球物理场和深部壳、幔结构的视野对青藏高原深部的认识，提出了印度板块与欧亚板块碰控—挤压双层楔板模型。在我发表的200多篇论文中，有1/3以上的文章都是有关青藏高原深部物质与能量的交换、深层过程和地球动力学响应方面的。至此我最想感谢与我一起长期艰苦战斗并且多年支持我、帮助我潜心于青藏高原地球物理研究的每一位朋友、同事、学生和亲人！特别要向在青藏高原地球物理研究中得过病、落下残疾、受过伤和已离开了我们的战友们致以崇高的敬礼！