(文章来源《院士讲科学》,该书由《知识就是力量》杂志社总策划,科学普及出版社出版)
权威专家:赵文津,矿产勘查和深部地球物理探测专家,中国工程院院士,研究员。曾任国家科技进步奖、何梁何利奖专业评委,中国地球物理学会常务理事、副理事长,中国地球物理学会中国大陆动力学委员会主任、勘探地球物理委员会主任、北京地球物理学会名誉理事长、中国遥感应用协会专家委员会主任等。
北京时间2017年08月08日21时19分,四川省阿坝州九寨沟县发生M7.0级地震。震中位于东经103.82°,北纬33.20°,震源深度约为20km。据悉,1630年以来,距离此次地震震中100公里范围内共发生9次6级以上地震。今天,我们就来听听赵文津院士给我们讲讲地质常识。
“青藏高原的形成演化与资源环境效应”是研究热点
(前往溶洞或废矿坑的地质旅游方兴未艾)
在能源矿产资源之外,地球环境与生态问题现在也成为各国关注的大问题。解决这些新出现的科技问题,是地质科学领域面临的新挑战。比如“青藏高原的形成演化与资源环境效应”就成为地质学领域的一项研究新热点,也是当代地质学的前沿和制高点。这是因为,青藏高原是“世界屋脊”,高海拔而人口稀少,却在中国国土面积中占据可观的比例。如果将这片土地下面的矿藏以及它的分布规律弄清楚,就会对解决资源问题有很大帮助。
不仅如此,高原还是中国的地震多发区。21世纪以来接连发生的昆仑山口西大地震、汶川大地震、玉树大地震等,都与青藏高原的地质活动有关。为了预防地震带来的破坏,地质学界也希望了解青藏高原地壳和地幔的演化规律。因此,弄清青藏高原的地壳和地幔运动规律,将为弄清矿藏资源分布和助力地震灾害的防治提供基础性的支撑作用。
此外,青藏高原是中国的“大水库”,又对东亚大气环流有着重大影响。所以说,对青藏高原的相关研究,是研究中国乃至东亚环境的焦点。中国人在这方面已经做出了许多贡献,我就在青藏高原深部结构探测领域工作了30年。
对月球、火星等天体进行地质研究
(黄铜矿是一种重要的战略资源)
随着人类迈入太空时代,前往地球以外的天体,比如月球或火星,已经不再是幻想。在人类航天时代的早期,美国和苏联就都曾发射前往月球的探测器,美国宇航员还曾成功登陆月球。这些探测活动采集了来自月球的珍贵标本,让我们得以深入了解这颗地球天然卫星的特性。
进入21世纪以后,中国航天技术的进步,也使中国对月球、火星等天体进行地质研究成为可能。目前已经开始的“嫦娥”系列探月工程,以及未来会实施的火星探测工程,都有地质学专业人士参与其中。对这些天体的分析,会让我们对它们更为了解,乃至为未来的人类登陆活动提供指引。这方面的一些研究认为,月球可能包含未来可控核聚变发电所需的“燃料”;未来人类如果移民火星,也需要就地采集矿物资源来进行建设,这显然需要有先期研究作为支撑。不过,这种活动是很复杂的,需要从长计议。
科学利用地球矿产资源
(异极矿通常是闪锌矿氧化的产物,一些异极矿有美丽的淡蓝色)
目前,我们的注意力应该更多地转向地球。应当说,地球的矿产资源是非常丰富的,谈论“资源枯竭”倒不如思考科学管理和利用方面的缺位。如果能够科学地规划资源开采工作,并做好资源回收再利用工作,就可以更长久地利用地球上的矿产资源。相反,如果人类不能控制自己,而是糟蹋浪费资源,那么不仅是地球上现有的资源,未来的异星采矿也无法满足人类的贪欲。
总而言之,对于我们这颗星球,还有太阳系中人类可能去探索的星球,还有众多地质学领域的谜团有待揭开。比如说,围绕世界各国对天然气的需求,就已经有不少研究正在进行之中。中国有科学家推测认为,在中地壳有一个具有低弹性波速度和高导电的地层,这里有大量的天然气资源。如果我们能够打出20千米深的钻井,就可以利用这里的天然气资源,而且每年可以抽出上万亿立方米的天然气。另一些研究者则在探讨“逆转”甲烷燃烧的化学反应的方式,也就是以二氧化碳和水为原料来制取甲烷(天然气)和氧气,缓解地球上的能源问题和二氧化碳导致的温室效应。这种方法能否最终应用于工业生产,有赖于未来研究者的持续努力。
为什么人类从进入航天时代开始,便会着迷于无人探测器或载人登月,以及对月岩或者说月球地质进行研究?
一个最简单也最容易理解的原因,那就是月球是距离地球最近的人类可以登陆的天体。古人有无数关于月球或月相的诗句,这让人们对月球满怀憧憬。有可能的话,大家便自然会想到上面一探究竟,因为仅靠遥感仪器探测总是具有很多的推测成分,不直接,数据量也少。从科学和航天技术的角度来说,月球距离地球大约是38.4万千米,这个距离在天文学上是非常近的。因此,当航天技术可以实现无人探测器或派人登月球时,各国便有多种计划登陆月球。随着航天技术的进步,我们不仅想研究月球的地质构造,也将对火星乃至小行星和彗星进行这样的研究。这些研究的成果,有助于我们了解星球如何演化,从而更好地了解地球历史,解决地球上的问题。