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    多吉院士(左二)考察山东第一干热岩钻孔。 秦幸福 摄



    日照滨海基岩地区的地热温泉井。孙宝霞 供图



    参观地热梯级利用模式示范基地。秦幸福 摄

      5月18日,中国城市发展研究会2016年会暨低碳城市与新能源发展论坛在山东省济南市召开。来自全国人大环境资源委员会、国家发改委、国土资源部、国家能源局、中国社会科学院、山东省地矿局,以及来自全国100多个城市的著名专家学者、国家新能源示范城市的领导和新能源企业代表等360余名代表出席了论坛。年会的主题为“新能源、新城市、新生活”,不仅准确把握了新型城市可持续发展的重点,还顺应了人民群众对清洁、绿色、和谐新生活的期待。与会专家呼吁,面对严峻的生态环境问题,要加大科技创新,推动城市能源发展转型——

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      我国面临严峻的生态环境问题,城市绿色低碳发展刻不容缓

      由于大量利用石油、天然气和煤炭等化石燃料,人们的生存环境受到很大的威胁,城市发展利用绿色清洁新能源成为当务之急。党的十八大报告指出,要把生态文明建设放在突出地位,支持节能低碳产业和新能源、可再生能源发展;要加快我国城镇化建设的战略部署,到2030年,中国城镇化率达到80%。2016年,全国两会政府工作报告中指出,要重拳治理大气雾霾,提高清洁能源比重。

      中国城市发展研究会理事长、陕西省原省长程安东说,从国内看,“十三五”规划纲要首次提出生态环境质量总体改善的目标,并对碳排放进行了约束。例如:到2020年,单位GDP二氧化碳排放较2015年降低10%,规划新能源占一次消耗能源的比重达到15%;全国地级及以上城市空气质量优良天数比率超过80%,PM2.5未达标的地级及以上城市浓度下降18%。

      从国际上来看,联合国2030年可持续发展议程提出了17项可持续发展的目标。巴黎气候变化大会通过的巴黎协定,将全球气候治理的理念进一步明确为低碳绿色发展,首次将减排纳入一个统一的有法律约束的框架。

      中国工程院院士杜祥琬说,巴黎气候大会开启了全球绿色低碳发展的新阶段,“巴黎协定”指出的目标和方向,是人类发展路径创新的新成果。走绿色、低碳之路是一场国际比赛,在这场比赛中不落伍,能源革命是关键。

      2009年,我国确定了2020年的低碳工作目标:单位GDP碳强度(比2005年)下降40%~45%,非化石能源在一次能源中占比达15%左右。2014~2015年,国家又确立了2030年低碳发展的目标,2030年的碳强度比2005年下降60%~65%;2030年前后使中国碳排放总量达到峰值,并争取提前。

      绿色发展就是要解决好人与自然的和谐共生问题。我国历史性成就中积累了大量的生态环境问题。据中国社会科学院经济研究所所长裴长洪介绍,2014年,全国开展空气质量新标准监测的161个城市中,仅有16个城市空气质量年均值达标,占比不到10%。2015年,东北地区重度及以上污染城市达21个,北京市启动首次红色预警,8天后再次启动,中小学停课、上千家工业企业停产限产、施工工地全部停止施工作业,社会震动很大。

      国家能源局新能源与可再生能源司副司长梁志鹏认为,城市是能源消费的主要领域,同时也是我们推动能源革命、实现能源转型的一个主战场。城市的发展、经济水平和生活水平越来越高,对能源的需求也越来越高,同时对能源体制机制的要求也越来越高。“城市面临的严重大气污染主要还是城市区域产生的,能源在城市区域消费达到70%以上。不合理的能源消费方式造成了严重的环境污染,逼迫人们必须转变能源发展的方式。”梁志鹏说。

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      国内外为建设节能、低碳、环保生态型城市不懈努力

      生态文明的建设离不开对新能源的利用,城市(镇)化建设与城镇化质量提升对新能源的需求增加,加速了城市利用新能源、全力推动节能减排进程。

      据梁志鹏介绍,近十几年来,国内外已经把城市能源转型作为能源转型的重要领域。在欧洲以及美国、日本等发达国家,很多城市提出了能源转型的目标,甚至部分城市建成了“零碳”城市。比如德国慕尼黑,最近提出了100%可再生能源的目标;丹麦、瑞典一些城市也提出了要把城市能源消费全部转向可再生能源;欧盟地区发起了可再生能源城市的市场盟约,已经有几百个城市签署了协议。

      近5年来,我国也加快了城市绿色能源发展。“十二五”时期,我国有100个左右的城市进入到推进新能源城市的行列。2014年,国家能源局确定了北京市昌平区等81个城市为第一批创建新能源示范城市,确定了长春经济技术开发区等8个首批创建的新能源示范产业园区。2015年,国务院批准张家口市作为可再生能源示范区进行建设。张家口市提出的目标是到2020年,能源消费总量当中可再生能源比例达到30%。

      据中共济南市委常委、副市长苏树伟介绍,围绕低碳城市建设,济南市对全市能源结构进行优化调整,合理控制能源消费总量,减少煤炭消费、提高清洁能源的使用比例,大幅度改善空气环境质量。从2014年开始,济南市强力实施包括清洁能源推广等十大行动,其中市级县区共投入近5亿元,将原有市里16处煤矿全部关闭;加快推进山东省首个大型燃气热点项目等工作,取得较好的成效,为实现“十三五”节能减排目标奠定了坚实的基础。

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      推进城市绿色发展,地质工作将在地热能开发利用等领域发力

      推进城市绿色发展,地质工作将在地热能开发利用等领域发力。据山东地矿新能源有限公司刘国爱总工程师介绍,目前,我国81个创建新能源示范城市中,有30个城市提到利用地热能;8个创建新能源应用示范产业园区中,4个产业园区在发展地热能,地热能开发利用成为城市绿色发展地质工作中的重要部分。

      据中国工程院院士多吉介绍,从1995年~2015年,世界地热发电进入迅猛发展期。但是,我国并没有同步跟进,地热发电装机容量仅2.8万千瓦,基本处于停滞不前的局面。

      我国地热资源分布非常广泛,高温地热资源主要分布在藏南、滇西、川西和台湾地区,已发现高温地热系统200多处。2015年,调查结果显示,我国地热总资源量折合标准煤1000万亿吨以上。其中,干热岩每年可利用量12万亿~18万亿吨标煤,水热型每年可利用量3万亿~6万亿吨标煤,浅层地热能每年可利用量1万亿~2万亿吨标煤。

      我国地热资源的开发利用可分为发电和直接利用两个方面。高温地热资源主要用于发电;中温和低温地热资源则以直接利用为主;对于25℃以下的浅层地热能,可利用地源热泵进行供暖和制冷。目前我国地热资源开发利用的基本格局是:西南、华南发电;华北、东北供暖与养殖,华东、华中、西北地区洗浴与疗养。

      总之,经过多年的地热资源开发,尽管我国地热发电发展滞后,但是我国直接利用地热资源量,连续多年位于世界首位。

      2014年年底,中国地热直接利用发生了可喜的变化,地热供暖比例首次超过温泉洗浴,其中,地源热泵占58%,地热供暖占19%,温泉洗浴占18%。2015年,我国地热开发利用共替代标煤2000万吨,占一次能源消费的0.465%。

      山东省是近年来我国地热资源开发利用发展速度较快的省份。据山东省地矿局副巡视员兼总工程师徐军祥介绍,经过50多年的勘查证实,山东省17个地级城市均赋存丰富的地热资源,且分布面积广,储量大,开发条件优越。初步估算,全省可利用地热资源量约为31.863×1019焦耳,相当于150亿吨标准煤,年可利用地热能相当于1.5亿吨标准煤,浅层地热每年可利用量6.2亿吨标准煤。

      近年来,山东省地矿局将地热资源勘查和开发利用作为工作重点,先后完成了两轮全省地热资源普查评价,在济南、淄博、潍坊、日照等城市实现地热勘查新突破,初步试验解决了地热尾水回灌和尾水处理等地热可持续开发利用难题,建立了地热资源开发利用科研示范基地,目前正在以地热田为单元进行精细化勘查评价。在浅层地温能资源调查方面,完成了全省省域调查评价,济南、东营、潍坊等城市浅层地温能资源调查,设立了山东省浅层地温能开发利用示范基地和实验研究基地,成立了浅层地温能推广技术中心,完成了50多项示范工程项目,目前正在实施全省15城市1:5万浅层地温能调查评价。在其他新能源勘查方面,完成了4个页岩气参数井施工和试验,在东营完成了我国第一个干热岩科学试验钻孔,承担了我国可燃冰资源钻探和南黄海油气资源科学钻探施工等。

      截至2015年年底,山东省有中深层地热井1000余眼,年实际开采量7300万吨,城市地热供暖面积达2930万平方米,减排二氧化碳165.9万吨。浅层地温能供热制冷面积6460万平方米,减排二氧化碳341.8万吨。与此同时,温泉旅游度假、温泉生态农业等新兴产业方兴未艾。地热资源开发利用已经成为山东省新的产业,正在不断为全省城市发展助力、为城乡居民造福。

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      打造低碳城市,要有国际视野,细化评价体系,进行科学规划

      程安东说,实施新能源战略、打造低碳城市,还有很多工作需要尽快展开。首先就是要调整思维方式,不仅要绿色发展方式,生活方式也要绿色。其次是要细化低碳城市建设的质量体系。应当按照“十三五”规划发展纲要的要求,提出碳排放指标,并进一步细化指标,形成指标体系,从能源消费总量和结构的控制指标出发,细化评价体系。

      除此之外,程安东认为,国际视野很重要。比如,借力“一带一路”推动新能源合作的战略。“一带一路”沿线国家和地区有丰富的新能源,其中一些国家和地区在低碳城市建设方面有许多可以借鉴的经验。借助其创新思维,加强合作、发展新能源产业,既能服务于我国低碳服务建设,也有助于我国新能源产业走出去。

      据中国社会科学院城市发展与环境研究所所长潘家华介绍,我国城镇化建设正经历从速度到质量提升转变的过程。目前,我国城镇空间布局不均衡。受自然条件与区域发展政策的影响,中国绝大多数城市主要分布在沿黑河—腾冲线的东南部地区,其中西部地区72%的国土面积仅分布167座城市,城市数占全国的24.4%,城市人口仅占18.6%;东部地区10%的国土面积坐拥256座城市,城市数占39.1%,城市人口占52.0%。

      据此,潘家华认为,“城市规模要同资源环境承载能力相适应。要统筹空间、规模、产业三大结构,以城市群为主体形态,科学规划城市空间布局,实现紧凑集约、高效绿色发展。”

      他的观点获得与会多个专家的赞同。

      国家发改委能源局原局长、国务院参事徐锭明给与会者讲了两个故事,其一是“愤怒的小鸟”被聘为联合国低碳绿色形象大使,联合国秘书长亲自给它颁发了聘书。其二是代表了未来智能方向的“阿尔法狗人机大战”。“这意味着未来能源发展的方向,绿色、低碳、智能。”徐锭明兴致勃勃地说。

      徐锭明认为,城市布局是未来减排动力。和工业占比一样,城市结构一旦固定也会出现“碳锁定效应”,要扭转过来很难。以上海为例。由于电力、石化和钢铁等重工业仍然是上海支柱产业,对传统能源特别是煤炭的依赖性大,导致碳减排困难,引起“碳锁定效应”。因此需要科学规划,只有当由技术与管理决定的碳生产率与经济增长的速率形成对冲,才能实现碳排放的零增长。

      国家发改委能源研究所原所长周大地表示,重视城镇化的能源绿色低碳发展,必须从城市规划入手。首先是抑制不合理的、浪费型的城市基础设施建设,尽可能降低人均能源消费和碳排放。其次,要主动引导城市的能源系统供应系统建设,推动能源系统绿色低碳化发展。再其次,要加快推动能源结构优化升级认真推动天然气替代传统的煤炭。

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      新能源产业在我国发展十分迅速

      新能源产业是衡量一个国家和地区高新技术发展水平的重要依据,也是新能源国际竞争的战略制高点,世界发达国家和地区都把发展新能源作为顺应科技潮流、推进产业结构调整的重要举措。

      新能源产业在我国的发展十分迅速,政策扶持和技术进步是我国新能源行业未来快速发展的主要驱动力。本届论坛邀请了新能源发展典型城市和企业代表到会,与大家分享经验。

      山东昌邑市副市长于冬菊表示,从2011年以来,潍坊市先后被确定为国家可再生能源建筑应用示范市、首批中美低碳生态试点城市。在多年的实践中,潍坊市委市政府深刻感受到,发展低碳经济、推广新能源技术,深入推进农业的转型升级,发展低碳生态现代农业,既是时代发展的需要,也是深入推进供给侧改革、从源头上来解决食品安全的重要保证。

      本次年会的承办单位——山东地矿新能源有限公司是山东省从事地热资源勘查、科研和开发利用的新能源专业队伍,董事长兼总经理李振函介绍,公司立足地矿、服务山东、走向全国,在新能源这个大家族里对地热能源深耕细作,为城市新能源产业发展作出了重要贡献。他们打造了山东省第一家地热梯级利用模式示范基地,利用一眼地热井,解决了地热科研楼、洗浴理疗中心、公寓楼的冬季供暖,提供了温泉洗浴理疗的场所,为蔬菜基地冬季的蔬菜、花卉的生长提供了温泉保障,效果良好。

      “新能源产业的发展是衡量国家经济、技术能否可持续发展的重要依据,我国新能源和可再生资源开发利用,近年来以年均超过25%的速度快速增长,正在成为我国今后经济发展的战略性新兴产业之一。”李振函说。

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      建议未来因地制宜发展新能源,加大政策扶持,大力推进科技创新

      “十三五”时期,随着城镇化的发展,我国大中城市急剧发展的趋势还很难扭转,300万人口以上的特大城市会继续发展,城镇集中用能的需求仍然在上升。我国能源结构调整,新能源替代煤炭的速度还是比较缓慢。针对这些问题,与会专家学者提出以下解决思路:

      一是要因地制宜发展各类非化石能源。不仅要贴近市场需求,还要多元化。

      二是加强勘查,构筑地热开发的资源基础。开展全国地热资源调查评价,查明资源分布及类型;评价资源储量和开采潜力,形成完善的调查评价与科学开发利用技术支撑体系,为地热资源合理开发利用和保护提供资源保障。

      三是政策扶持,提供战略实施的体制保障。设立地热能开发利用基金,推进碳汇交易,促进环境定价。国家出台地热发电优先上网政策。政府在直接增加科技研发投入的同时,结合财政与信贷政策,鼓励商业银行投资地热产业。通过减税、免税等政策,加大对地热资源开发利用单位以及相关的设备和材料制造企业的税收优惠力度;出台全国统一的地热资源开发利用税收优惠办法;落实地热发电及供暖的相关可再生能源补贴政策。

      四是大力推进科技创新。组建科技研发团队,实施科技攻关工程,解决地热发电技术、干热岩勘查开发、地热资源梯级综合利用、地热回灌和防腐防垢技术、新能源要发电跟传统的电网匹配、新能源储存等问题。开展地热能资源勘查与开发利用的基础研究,开展干热岩工程化综合开发关键技术研发与示范、高温地热能勘探设备和钻井技术研发、新型中低温地热能发电技术研发、地热能综合开发利用集成核心技术等研究。

      五是深化价格体制改革。对传统能源要实行双控,即总量控制和强度控制,促进新能源的利用。

      六是城市发展新能源要调动各方面的积极性。政府要建立一个完善的、协调统一的可再生能源开发利用管理体系,把各个部门协调起来,同时还要有公共服务,包括资源信息、市场信息、标准的贯彻,还有质量监督管理等方面的服务。

      七是要在体制机制还有市场机制方面开展创新,尤其是要助力各种分布式能源的发展,不单纯只是发电,也包括供热,分布式能源要体现多能互补,智慧能源以及能源互联,形成集中式的能源为主的相互相融合的新型能源供应方式。

      八是要建立城市地区性的金融支持平台,建立市场化机制,推进城市的可再生能源利用。在可再生能源电力就近输送、消费等方面,应该有优惠政策支持,促进新能源的就近利用。

      新闻链接

      100%可再生能源城市

      在冰岛,有30万人口,几乎全部电力都是利用可再生能源提供。建筑供暖和电力生产已经完全实现了碳中和。在冰岛,只有1%的家庭消耗化石燃料供暖,全国99%的电力生产来自地热和水力资源。

      在丹麦提斯特德市,经过20多年发展,该市能量和热量消耗几乎完全来自可再生能源,如风能、太阳能、沼气、地热发电厂、生物质焚烧和工业余热。各种可再生能源提供100%的电力供应,以及全市85%的热量供应。

      在瑞典马尔默,从工业城市成功转型为知识型生态城市。该市的西港区是著名的生态城。这个城市的一个特点就是100%的能源是来自可再生能源,包括太阳能、风能,还有用垃圾来发电等。

      我国地热资源潜力

      浅层地温能:7亿吨/年(336个主要城市可采资源量)。冬季供暖225亿平方米。夏季制冷235亿平方米。

      水热型地热能:总量为12500亿吨。中低温地热能,12349亿吨,可开采量为18.7亿吨/年,发电潜力约为150万KW以上;高温地热能,151亿吨,可开采量为0.1亿吨/年,发电潜力约为846万KW。

      干热岩地热能:总量为856万亿吨。陆地地表以下3~10千米,200万~300万亿吨;陆地地表以下3.5~7.5千米,其中,2%开采利用相当于我国2014年全国能源消耗总量的4400倍。
    城市绿色低碳发展 地质工作如何助力

     

    加拿大岩石圈探测计划

     

    地球内部剖面示意图

    前不久,我国启动了地震科技创新工程,拟通过“透明地壳”“解剖地震”等4个地球深部探测计划的实施,在未来10年,大幅提升地震科学研究水平以及防震减灾能力,达到国际先进水平。那么,和世界发达国家相比,在地球深部探测方面我们可以借鉴哪些经验成果?大数据时代地质学家探测地球内部所面临的焦点和难点有哪些?从上个世纪60年代起,随着人类对海洋认识的加深,发展出了划时代的板块构造理论,几乎完美地解释了与海洋有关的地质学问题。所以,人们开始把板块构造理论运用于陆地,也就是板块构造理论的“登陆”。

    在研究海洋地质的过程中,科学家广泛采用地球物理学的方法,结合钻井,取得丰硕成果。自然而然地,研究大陆地质学也可以按照这个思路进行。所以,从上个世纪70年代开始,各国相继展开了各式大陆探测计划,极大地完善了大陆地质学理论并取得了良好的经济效益。

    美国:大陆反射地震探测计划和地球透镜计划堪称深部探测典范

    在上个世纪70年代末,美国率先开始实施了大陆反射地震探测计划。这项计划的研究手段来源于石油勘探技术,通过布设一系列测线,收集人工地震产生的地震波,处理之后就可以得到很多地下地质结构的信息。这个计划取得了很多优良的成果,比如:揭示了美国东海岸阿帕拉契亚山的构造,西部山地的地下结构,尤其在落基山断层之下发现一系列油田。一连串的科学与社会效益,使该计划堪称深部探测的典范。此外,这次探测计划的成果,还引发了其他国家相关计划的出炉。

    2001年,美国国家科学基金会、美国地质调查局和美国国家航空航天局,联合发起了一项新的开创性地球探测计划——地球透镜计划。该计划是一项全新的具有风险性的地学探索工作,主要分为四项内容:

    第一项是建立一个由2000个地震观测点构成规则的流动测网,轮流进行地震观测,实时采集数据,用来研究地幔乃至深达近3000公里的地核和地幔边界的情况。另外,还可以用来监测火山和地震活动,进行灾害预测。

    第二项是建立圣安德列斯断裂深部观测站。圣安德列斯断裂是地球上最活跃的断层之一,穿过美国经济发达、人口密集的西海岸,研究程度很高,危险性也很大。项目将在断层带上取出了40米的岩芯供科学研究,并在深部建立了一个观测站,进行长期的观测研究。

    第三项是板块边界观测站,利用GPS和应变测量仪,对太平洋板块和北美板块的相互运动进行连续观测,以研究地震和火山造成的地壳缓慢变形,增强预报的准确性。

    第四项是合成孔径干涉雷达,可以用于火山和地震灾害的研究,还可以提供因地下水和石油的开采造成的地面沉降信息等。美国的地球透镜计划在2003年由国会批准实施,为期15年(2003年~2018年),预计投资超过200亿美元。

    英国:反射地震计划揭示地球霸主恐龙灭绝猜想

    英国反射地震计划开始于1981年,探测范围覆盖英伦三岛及附近大陆架,揭示了这一地区地壳和地幔的结构特征,并得益于反射地震计划帮助,成功发现了储量约47亿吨的北海油田。

    而让人意想不到的是,该计划发展的地球探测新技术,在寻求恐龙灭绝成因方面发挥了很大的作用。我们知道在6500万年前的白垩纪末期,地球霸主恐龙突然灭绝,一种猜想是有一颗直径至少10公里的陨石与地球相撞,导致全球气候大变,恐龙灭绝。

    但这么大一颗陨石与地球相撞,必定要留下一个巨大的陨石坑,那么它在哪儿呢?早期的科学家通过对墨西哥湾地区岩石学的研究发现,这里可能存在一个巨大的陨石坑,但它到底是什么形状,有多大,一直是个谜。因为这里大部分地区都是在海下的,难于观察。所以,在1996年的1月~5月间,该计划的科学家联合美国、墨西哥的地质学家对墨西哥湾地区进行了详细地探测,最终确定了这里存在一个巨大的陨石坑,直径大约100公里,为恐龙灭绝这一科学问题的研究补上了重要的一环。

    加拿大:岩石圈探测计划为矿业勘探和开采提供详细信息

    加拿大岩石圈探测计划(1984年~2003年)是加拿大国家级多学科合作的地球科学研究项目,目的是综合了解北美大陆北半部的大陆演化。加拿大地区本身地质演化历史久远,超过40亿年,这让加拿大成为研究地球大陆早期历史及后续演化最理想的国家。

    在漫长的历史中,大陆经历了怎样的变化,都有哪些地质过程,大陆的组成是怎样的,这些问题不仅对加拿大,更是对全球的地质学研究都有着重要的意义。另外,加拿大矿产资源丰富,矿业是本国的支柱产业之一,探明地下的矿产分布及储量,更是对本国的经济发展具有重要意义。所以,加拿大岩石圈探测计划从一开始就具有科学和社会的双重目标。

    从1984年开始,参与该研究的750多名作者发表了近2000篇著作,详细阐述了加拿大本土大陆的演化特点,绘制详细的岩石圈剖面,尤其注重对矿业开发区的探测,为矿业勘探和开采提供更详细的信息。

    所有这些,不仅显著提高了加拿大大陆地质学的研究水平,而且极大地促进了本国矿业发展,丰富的成矿信息增强了矿业公司投资的信心。

    澳大利亚:“玻璃地球”计划的目标是人眼能看到地下构造、岩层、矿产甚至灾害

    矿产资源大国澳大利亚被誉为“坐在矿车上的国家”,为了解决未来的资源问题,1999年该国提出了“玻璃地球”计划。所谓的“玻璃地球”,顾名思义,就是让地球像玻璃一样透明,让人一眼就能看到地下的构造、岩层、矿产甚至灾害。有学者称之为“透明地球”或“水晶地球”,在一个国家范围内则被称为“玻璃国土”,指通过多种地质手段获取海量数据,建立全球性、多尺度、数字化的地质模型,可供我们查询和分析,然后据此作出正确合理的决策。澳大利亚“玻璃地球”的思想理念一经提出,就吸引了世界各国纷纷效仿,开始投入大量资金进行实施。

    “玻璃地球”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。要实现这一目标,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、地球化学填图、同位素跟踪、地下水化学研究等。该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。遗憾的是,2003年因多种原因而被迫终止。

    欧洲:深部探测计划促进了科学研究的跨国界合作

    从1981年起,受美国深部探测计划的影响,欧洲各国随后也展开了自己宏大的计划。

    欧洲深部探测计划(1981年~2001年)旨在实施新一代的重大项目,更好地了解欧洲大陆地壳和地幔的构造演化,以及一直以来控制整个演化的动力学过程。欧洲探测计划挑选9个目标区域进行重点研究,每个区域都由高度自治的研究团队负责,所有的团队都致力于运用地质学、地球化学、地球物理学相结合的方法,了解地球表层和深层的关系,解释形成欧洲大陆岩石圈主要特征的过程。

    在本计划实施的20年间,有30多个国家,上千名地质学家参与,从俄罗斯的乌拉尔山到葡萄牙里斯本,从土耳其到瑞典,地质学家对欧洲的主要地质结构进行了系统的研究,硕果累累,加深了人们对欧洲大陆深部构造和地质学过程的认识,同时也极大促进了科学研究的跨国界合作。

    ◆相关链接

    瑞士地壳探测计划:主要是通过地球物理和地质联合的方法探测瑞士阿尔卑斯山脉的深部结构,深部探测的数据主要采集于1986~1993年之间,研究成果合理解释了瑞士阿尔卑斯山的构造演化:一个温度相对较冷的“山根”快速插入到20公里以下的下地幔,结果导致了大陆的碰撞;高密度球状“山根”导致阿尔卑斯山中部快速隆起及波河盆地下沉的大陆动力学模型。加上欧洲各国联合开展的欧洲探测计划,共同揭示了欧洲大陆与非洲大陆碰撞带的精细结构,为发展碰撞造山理论、薄皮构造理论奠定了基础。

    德国大陆反射地震计划:通过接收、处理和解释地球物理数据,取得了对欧洲深部地质结构的新认识。深地震反射揭示了岩石圈不同尺度的各向异性和下地壳的“鳄鱼嘴”构造,一些反射联合剖面揭示了陆内盆地的演化,显示了下地壳减薄和岩浆初始阶段的证据。

    意大利深地壳反射计划:由意大利国家研究委员会资助,主要目标是通过深地震反射技术研究意大利主要造山带的地壳结构及动力学演化过程。项目起始于20世纪80年代,形成了覆盖意大利半岛及周边海域的地震剖面网。

    俄罗斯深部探测计划:以折射地震技术和大地电磁技术为主,这在国际上是唯一的也是非常超前的。俄罗斯是世界上最早开展深部探测的国家之一,其中科拉半岛科学钻深度超过1.2万米,成为世界上最深的钻孔。科拉超深钻改变了地球物理探测解释的许多深部现象,研究成果形成了适时的成矿地质体定位的深部地质—地球物理和地球动力学标尺和俄罗斯境内各种矿产资源多参数成矿预测分析的数据库。

    ◆延伸阅读

    “透视”地球正变为现实

    在上述国家的研究计划中,所采用的主要方法是地震反射技术,它是一种精度很高的地球物理勘探方法,主要利用人工爆炸、冲击或其他振动源产生地震波,然后在地表或井中用检波器将其接收并对其进行处理和解释,便可以分析判断地层界面、岩土性质和地质构造等。

    目前,美国、俄罗斯、英国、意大利等国都在积极推动“穿透地壳”深反射地震剖面的工作。根据三维可视化地质信息与服务系统,只要按要求在电脑上输入相应的指令,研究区域的主要地层、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。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,都可以在系统上清楚地查询。

    未来世界各国的“玻璃地球”计划将会从局部的三维地质模型向全国范围发展,我国的发展方向将会更多地向实用化转变,在规划、国土、环保、水务、市政、建设、农业等多个领域更多地发挥管理和决策的作用。

    目前,虽然实现全球范围的“透明化”尚需要很长的时间,但随着人类探索地球奥秘的步伐不停,大数据时代呈现“看不见”的地球内部将一直是未来地球科学研究的方向。

    大数据呈现“看不见”的地球内部