中國專項《深部探測技術(shù)與實驗研究》8個項目介紹

1、1 / 91 / 9中國國家專項深部探測技術(shù)與實驗研究八個項目介紹胡經(jīng)國本文作者的話該文取材于中國地質(zhì)調(diào)查局網(wǎng)站最新專題欄目“走進深部”中的 國家專項 深部探測技術(shù)與實驗研究 的有關(guān)圖文資料。在編輯中，對其基本內(nèi)容和結(jié)構(gòu) 框架基本上未作變動，僅對文章段落格式做了部分改動，并在文字上作了一些 修改。特此聲明。筆者編輯本文的目的在于讓更多的網(wǎng)友、博友和讀者了解中國國家專項 深 部探測技術(shù)與實驗研究 8 8 大項目的內(nèi)容，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在普及地球科學 方面的作用，為普及地球科學、推動中國地質(zhì)事業(yè)的發(fā)展，貢獻筆者微薄的力 量。本文目錄項目 1 1 大陸電磁參數(shù)標準網(wǎng)實驗研究項目 2 2 深部探測技術(shù)

2、實驗與集成項目 3 3 深部礦產(chǎn)資源立體探測技術(shù)及試驗研究項目 4 4 地殼全元素探測技術(shù)與試驗示范項目 5 5 大陸科學鉆探選址與鉆探試驗項目 6 6 地應力測量與監(jiān)測技術(shù)實驗研究 項目 7 7 巖石圈三維結(jié)構(gòu)與動力學數(shù)值模擬 項目 8 8 深部探測綜合集成與數(shù)據(jù)管理面是正文項目1大陸電磁參數(shù)標準網(wǎng)實驗研究(Sinoprobe-01)承擔單位： 中國地質(zhì)大學（北京）負責人： 楊文采 魏文博2 / 91 / 9目標：解決大陸尺度、陣列式（ ArrayArray ）大地電磁參數(shù)標準網(wǎng)觀測計劃的關(guān)鍵技術(shù) 問題；為系統(tǒng)開展中國大陸地殼電磁參數(shù)標準網(wǎng)建設(shè)和中國大陸地殼和上地幔 三維物性結(jié)構(gòu)及構(gòu)造格架模

3、型研究作必要的人才和技術(shù)準備。探測原理：根據(jù)電磁波傳播理論，電磁波的穿透深度與頻率成反比，即隨著信號頻率 降低，其探測深度增大。通過在地面上探測和研究大地對不同頻率交變天然電 磁場的響應，獲得地下不同深度介質(zhì)導電率的分布規(guī)律，據(jù)以推斷地下地質(zhì)構(gòu) 造環(huán)境、地熱結(jié)構(gòu)和物質(zhì)狀態(tài)等信息。項目工作部署：研究電磁參數(shù)標準網(wǎng)構(gòu)建方法；全國（4 4X 4 4）陣列式大地電磁網(wǎng)“控制格架”；大華北和青藏地區(qū)（1 1x 1 1 ）大地電磁網(wǎng)；4 4X 4 4和 1 1X 1 1 殼、幔電磁三維結(jié)構(gòu)模型；地球物理地質(zhì)綜合建模研究。預期成果：提交“大地電磁陣列觀測方法技術(shù)規(guī)程（草案）”；中國大陸大地電磁標準網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)

4、體；中國大陸殼、幔三維電磁參數(shù)結(jié)構(gòu)標準模型格架數(shù)據(jù)體；國內(nèi)外發(fā)表 20203030 篇 SCISCI 論文和出版專著；人才培養(yǎng)。項目2深部探測技術(shù)實驗與集成（Sinoprobe-02）承擔單位： 中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所負責人： 高銳 李廷棟主要參加單位： 中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所，中國地震局地球物理 研究所，中國科學院青藏高原研究所，中國地質(zhì)大學 （北京），南京大學，中國 科技大學，吉林大學，同濟大學，中國地震局地球物理勘探中心，中國地質(zhì)科 學院地質(zhì)力學所，國土資源部地質(zhì)實物資料中心，中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源 所，中國石油勘探開發(fā)研究院，中國石油化工股份有限公司華東分公司等。依托實驗室：

5、 中國地質(zhì)科學院深部探測與地球動力學重點開放實驗室，巖石圈演化國家重點實驗室，“地下信息探測技術(shù)與儀器”教育部重點實驗室3 / 91 / 9目標：針對中國大陸復雜地質(zhì)條件和深部探測對象，實驗區(qū)域地球物理深部精細 探測高新技術(shù)，建立并集成可行的方法技術(shù)組合；通過探測，精細了解中國大 陸及海域典型地域的三維結(jié)構(gòu)、格架與圖像，揭示巖石圈與軟流圈等層圈與更 深部地幔之間的相互作用。建立自地表到深部中國大陸及其邊緣海域結(jié)構(gòu)框架 與地球動力學時空過程，為資源勘查、減輕災害和保護環(huán)境提供新的預測與評 價理論。項目工作部署：1 1、主動源探測技術(shù)實驗與集成，包括“深地震反射剖面法”和“寬角反射 與折射地震剖面

6、法”等探測技術(shù)。2 2、被動源探測技術(shù)實驗與集成，包括“寬頻帶數(shù)字地震移動臺站法”和 “大地電磁側(cè)深法”。3 3、多尺度區(qū)域成像技術(shù)實驗與集成，包括多尺度區(qū)域“速度成像”與“重 力成像技術(shù)”。多尺度區(qū)域速度、重力成像技術(shù)研究范圍覆蓋中亞、東亞及其北部地區(qū)。4 4、探測技術(shù)集成與斷面構(gòu)造地球物理綜合解釋技術(shù)實驗研究。探測工作部署 4 4 條剖面：1 1、青藏高原腹地剖面；2 2、青藏高原東北緣華南剖面；3 3、華北剖面；4 4、東北剖面。附圖：深部探測剖面分布示意圖。圖中：紅線：實線為擬實施探測剖面；虛線為擬合作實測剖面。黑線：已經(jīng)完成的反射地震剖面。彩色條帶：為已經(jīng)完成的地學剖面。預期成果：1

7、 1、五大類深部探測技術(shù)體系與成果報告集成。2 2、實驗探測剖面的數(shù)據(jù)集成。3 3、實驗探測剖面的重大成果集成。4 4、基礎(chǔ)研究學術(shù)成果集成。5 5、深部探測研究隊伍集成。6 6、實驗探測技術(shù)規(guī)定系列集成。7 7、方便公眾理解的深部探測技術(shù)方法科普報告與事例視頻科普集成。4 / 91 / 9項目3深部礦產(chǎn)資源立體探測技術(shù)及試驗研究Sinoprobe-03)承擔單位： 中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所負責人： 呂慶田 常印佛技術(shù)指導： 陳毓川 滕古文 董樹文目標：選擇中國南嶺、長江中下游成礦帶及典型礦集區(qū)，銅陵、廬樅、于都贛 縣，開展三個層次（40-50km40-50km、5km5km 和 2km2

8、km）的立體探測和淺表 2km2km 的參數(shù)鉆探, 達到以下目標：1 1、揭示成礦帶形成的深部構(gòu)造背景、動力學過程及其對成礦系統(tǒng)形成和演 化的制約；2 2、闡明礦集區(qū) 5km5km 結(jié)構(gòu)框架物質(zhì)組成，追蹤主要容礦、控礦構(gòu)造、含礦巖 體的深部延伸，拓展深部找礦的“第二找礦空間”；3 3、建立典型礦床的地質(zhì)地球物理模型、成礦找礦模型，闡明深部成礦 規(guī)律和成礦過程，預測深部資源潛力；4 4、實施 20002000 米參數(shù)鉆探，直接驗證重要異常和成礦靶區(qū)，揭示地殼淺層 金屬垂向變化規(guī)律，建立深部勘查地球物理解釋“尺度”，提高對深部成礦規(guī) 律的認識。附圖： 長江中下游成礦帶、南嶺成礦帶位置及地質(zhì)簡圖預期

9、成果：通過示范研究，攻克若干技術(shù)難題，形成三個層次深部資源探測的技術(shù)解 決方案，建立研究基地，培養(yǎng)研究團隊，取得樣板性成果，為“地殼探測工 程”的順利實施奠定技術(shù)基礎(chǔ)，并積累組織管理經(jīng)驗。項目4地殼全元素探測技術(shù)與試驗示范(Sinoprobe-04)承擔單位： 中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘查研究所負責人： 王學求目標：按照全球地球化學基準網(wǎng)格，建立中國出露地殼 7676 種元素的基準值，制作 化學元素時空分布基準地球化學圖，研究化學元素時空演化歷史；發(fā)展穿透性 地球化學技術(shù)和深部物質(zhì)識別技術(shù)，為深部找礦提供有效手段；通過 4 4 條地球 化學走廊帶的試驗與示范，構(gòu)建地殼地球化學模型，揭示區(qū)

10、域成礦作用的物質(zhì)知識背景：5 / 91 / 9自 18691869 年門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期表以來，人類經(jīng)歷了一個半世紀的努力， 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了元素周期表上 110110 種元素中的 9090 種元素在地殼中的存在，但人類迄 今對這 9090 種元素在地球中的分布和演化知之甚少?；瘜W元素是地球物質(zhì)組成的 最基本單位，被稱為地球的基因。因此，對元素周期表上所有天然元素在地殼 中的精確含量和分布的探測，對解決人類所面臨的資源和環(huán)境問題具有重大意 義。附圖：元素周期表項目5大陸科學鉆探選址與鉆探試驗(Sinoprobe-05)承擔單位： 中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所負責人： 楊經(jīng)綏目標：對具有全球科學意義的關(guān)

11、鍵部位實施科學鉆探， 直接觀測地球內(nèi)部的物質(zhì) 組成、 行為、動態(tài)演化及驅(qū)動力；對板塊匯聚邊界的深部動力學，重要礦產(chǎn)資 源集聚區(qū)的成礦背景、成礦條件和成礦前景，盆山結(jié)合帶對油氣資源的制約以 及火山地質(zhì)災害預防等方面，開展地質(zhì)地球物理研究，進行大比例尺地質(zhì)調(diào) 查填圖和科學選址。在此基礎(chǔ)上，運用不同技術(shù)方案在條件成熟的選區(qū)實施 6 67 7 口先導孔的科學鉆探。附圖：地球內(nèi)部圈層示意圖探測原理：通過數(shù)千米至上萬米的大陸科學鉆探，揭示大陸地殼的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)構(gòu) 造，校正地球物理方法對地球深部的探測結(jié)果，探索地球深部流體系統(tǒng)、地熱 結(jié)構(gòu)，監(jiān)測地震活動，揭示地震發(fā)生規(guī)律，研究全球氣候變化及環(huán)境變遷，探 索

12、地下微生物的分布及發(fā)育條件，預防環(huán)境及地下水污染，有效處理核廢料， 長期觀察地球變化等等，解決一系列重大科學基礎(chǔ)問題。項目工作部署：科學鉆探選址的構(gòu)造部位 f科學鉆探選址一板塊邊界科學鉆探和板塊內(nèi)部科學鉆探板塊邊界科學鉆探 f印度-亞洲板塊邊界和南-北中國板塊邊界印度-亞洲板塊邊界 f 西藏羅布莎鉻鐵礦和云南騰沖構(gòu)造帶南一北中國板塊邊界 f萊陽盆地板塊內(nèi)部科學鉆探 f阿拉善板塊和揚子-華南板塊阿拉善板塊 f 金川鎳銅鉑礦揚子-華南板塊 f廬樅多金屬成礦區(qū)、銅陵多金屬成礦區(qū)和于都-贛縣多6 / 91 / 9金屬成礦區(qū)附圖：大陸科學鉆探選址：鉆孔位置圖預期成果：1 1、完成 7 7 口深度 200

13、0200025002500 米的先導孔鉆探，提交金川礦集區(qū)、羅布莎鉻 鐵礦區(qū)、騰沖地區(qū)、萊陽盆地和東部三個礦區(qū)的地球物理探測和先導孔選址報 告，并分別論證區(qū)內(nèi)開展超深鉆探的必要性和可行性。2 2、提供不同地質(zhì)條件下(包括礦集區(qū)、高熱異常區(qū)等)地球物理探測資料 解釋的標尺。3 3、完成一套完整的 1200012000 米以上超深孔鉆探技術(shù)方案設(shè)計。項目6地應力測量與監(jiān)測技術(shù)實驗研究(Sinoprobe-06)承擔單位：中國地質(zhì)科學院地質(zhì)力學研究所、 中國地震局地殼應力研究所 負責人：陳群策、李宏目標： 項目的總體目標是：通過室內(nèi)實驗和野外現(xiàn)場測量和監(jiān)測，對現(xiàn)有各種主 要的地應力測試技術(shù)的適用性和

14、可靠性進行總體評價和研究，針對存在的技術(shù) 問題開展相關(guān)測試系統(tǒng)的創(chuàng)新性研發(fā)，從總體上提升中國地應力測量與監(jiān)測領(lǐng) 域的現(xiàn)有技術(shù)水平；在北京地區(qū)和青藏高原東南緣，建立深井地應力綜合觀測 實驗站以及應力應變觀測網(wǎng)絡(luò)，進而將其打造成具有國際影響力的地球動力學 野外試驗基地。項目工作部署：1 1、原地應力測試技術(shù)方法試驗研究；2 2、應力應變監(jiān)測技術(shù)方法試驗研究；3 3、重要區(qū)帶現(xiàn)場應力測量與監(jiān)測及構(gòu)造應力場綜合分析研究；4 4、地應力專題數(shù)據(jù)庫建設(shè)與構(gòu)造應力分析方法研究。探測原理：以地殼應力應變觀測技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)問題為重點，開展系統(tǒng)的室內(nèi)和野 外現(xiàn)場實驗以及測試系統(tǒng)的研發(fā)和升級。研制和開發(fā)適用于深孔

15、的應力應變監(jiān) 測探頭，研發(fā)在深井實現(xiàn)水平應變、鉆孔傾斜、水溫、孔隙壓力等多種測項自 由組合觀測的深井綜合觀測系統(tǒng)。選擇北京地區(qū)和青藏高原東南緣作為本課題的主要研究區(qū)域。利用先進、 成熟和可靠的地應力測量與監(jiān)測技術(shù)，開展系統(tǒng)的地應力測量與監(jiān)測工作。建 立北京地區(qū)深孔地應力綜合觀測試驗站，獲得該區(qū)域千米深度范圍內(nèi)現(xiàn)今地應 力的分布規(guī)律，并實現(xiàn)對其動態(tài)變化的實時監(jiān)測，顯著提高首都地區(qū)地質(zhì)災害 的監(jiān)測預警水平；構(gòu)建青藏高原東南緣現(xiàn)今地應力監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，獲得該區(qū)域主要 構(gòu)造單元地應力的分布特征及其動態(tài)變化規(guī)律。同時，吸7 / 91 / 9引國內(nèi)外的有關(guān)專家 來此開展科學研究，逐步將其打造成具有國際影響力的地

16、球動力學野外試驗基 地。附圖 1 1 說明： 在北京地區(qū)選擇理想的實驗場區(qū)，按照人工控制的方式，對 現(xiàn)有應力應變監(jiān)測儀器進行現(xiàn)場對比實驗研究，對各類儀器的靈敏度、分辨率 以及穩(wěn)定性進行現(xiàn)場校驗與核定。附圖 2 2 說明：青藏高原東南緣現(xiàn)今構(gòu)造活動十分強烈，是開展地球動力學 研究的理想實驗場區(qū)。本屆項目選擇該構(gòu)造地域，實施系統(tǒng)的地應力測量與監(jiān) 測以及對比實驗研究，計劃在本區(qū)開展總計 2222 個鉆孔的原地應力測量，其中包 括 2 2 個千米深鉆孔。由此實現(xiàn)對該區(qū)域內(nèi)現(xiàn)今地應力分布規(guī)律的總體把握以及 局部精細探測；在原地應力測量的基礎(chǔ)上，在上述每一個鉆孔內(nèi)安裝應力應變 監(jiān)測儀器，并輔以水溫、水位以

17、及孔隙壓力等監(jiān)測手段，對地應力的變化實施 連續(xù)監(jiān)測；依托 CDMAGPRSCDMAGPRS 北斗衛(wèi)星數(shù)據(jù)通訊技術(shù)，實現(xiàn)對所有監(jiān)測臺站的 遠程遙控和無線數(shù)據(jù)傳輸，構(gòu)建青藏高原東南緣地應力監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。項目7巖石圈三維結(jié)構(gòu)與動力學數(shù)值模擬(Sinoprobe-07)承擔單位： 中國科學院、中國地質(zhì)科學院項目負責人： 石耀霖、龍長興目標：從地球系統(tǒng)科學的角度，高度集成地質(zhì)、地球物理和地球化學探測資料， 運用數(shù)理科學定量方法和高性能并行計算技術(shù)，對中國大陸深部地幔對流與巖 石圈耦合演化過程的時空特征與機理進行數(shù)值模擬；認識中國大陸深部地幔對 流與巖石圈耦合演化過程時地球內(nèi)部不同物理過程和不同圈層物質(zhì)的相互

18、作 用，提升對大陸形成與演化的認識水平，為了解局部成礦基本機理與動力學演 化關(guān)系、礦產(chǎn)資源形成、減輕地震災害危害等提供參考意見。原理：野 夕卜 資 料-巖石物性庫概念模型構(gòu)建定量模型計算網(wǎng)格庫模擬計算結(jié)果計算程序庫比較計算和觀測結(jié)果，接受、拒絕或改進模型預期成果：8 / 91 / 9集成地質(zhì)、地球物理觀測資料，以及基于對中國主要構(gòu)造單元的主要典型 巖石類型系統(tǒng)的巖石物理力學參數(shù)測試建立的巖石物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫，探索不同 溫、壓條件下的巖石變形本構(gòu)關(guān)系，進一步運用數(shù)理科學定量方法和高性能并 行計算技術(shù)，定量認識地球內(nèi)部不同物理過程和不同圈層物質(zhì)的相互耦合作 用，加深對中國大陸巖石圈演化過程的定量化認知水平，為了解礦物資源形 成、減輕地震災害危害等重大實