揭秘中国深部探测计划:资源短缺成最大动因

2011-8-15 16:46 来源: 瞭望东方周刊
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  编者按

  在7月刚刚公布的中国“科技十 二五”中,强调了对“三深”、“三极”的科学考察。深海、深地、深空,以及南极、北极、青藏高原,这些过去只能在科幻书籍中研读的领域,正吸引着中国科学 界越来越多的关注。如国务院总理温家宝在2009年首都科技界大会上指出的,“空间、海洋和地球深部,是人类远远没有进行有效开发利用的巨大资源宝库,是 关系可持续发展和国家安全的战略领域”。

  历史无法忘记,葡萄牙和西班牙对于大洋探索的资助,使它们在一个多世纪的时间里保持了世界一流强国的地位。当然,如今对于未知空间的探索,已非一条帆船所能承载。动辄上百亿美元的投入,考验着一个国家的远见和理想,以及对于科学的认识和理解。

  中国挺进地心第一步

  应使中国主要区域地下4000米变得“透明”,以解决中国资源短缺的瓶颈

  中国地学史上最大的科学项目,建国以来投资最大的基础科学项目之一,中国“深部探测技术与实验研究”专项(以下简称“深部探测专项”)在默默运行3年后,于2011年进入关键阶段。包括“超级科学钻”在内的一系列关键工程都将在年内完成。

  这个集合了12位院士、200多名研究员以及上千名科研人员的地球深部探测工程,希望从深层次了解一系列中国人关心的重大问题:从油气蕴藏、矿产分布,一直到青藏高原的扩展还将在四川产生何种地质变动。

  虽然预算达到30亿元人民币,但它不过是中国人探索地下奥秘的序幕和预备项目。激动人心的地壳探测工程也在筹备申报国家立项。

  在现实压力下,中国对于科学的认识正发生着变化。一直以来,以中央财政为主体的科研经费更偏重于对应用研究的投入,对基础研究的投入的比例相对较低。不过10年来,中国对于基础研究投入的绝对数字增长了6倍。当然,它在比例和绝对数字上仍逊于西方科学大国。

  几十年来,很多中国人都为自己在科学领域已取得的成果感到自豪。如今,这些可能关系人类前途的超级计划开始浮出水面,我们能够取得真正非凡的成就吗?

  中国人缺资源吗?

  中国所面临的资源挑战,是启动深部探测工程的最大动因。它也将成为未来实施地壳工程的主要推力。“资源能源缺口是立项的第一出发点。”“深部探测专项” 负责人、中国地质科学院副院长董树文向《瞭望东方周刊》回忆说,2002年国土资源部科技司在做“十一五”规划时,已预测到中国的资源需求将急速攀升。

  中国地质科学院相关课题组的评估结果也显示,中国的矿产资源需求将是天文数字。

  其实在2002年的中国,铁矿还不需要进口,油气等能源进口也保持在相当低的水平,铅锌矿甚至还在出口。“现在回过头来看,我们当时对‘十一五’末期资源需求的预测都是准确的,现实供需情况甚至更加严峻。”董树文说。

  工信部近日公布的数据显示,2011年1至5月,中国原油对外依存度达55.2%,已经首次超过了全球第一大能源消费国美国。

  来自地学界的科学家就此认为,应该根据这一预测启动全国性的基础科学工程,了解中国人脚下的每一寸土地。

  2002年,国土资源部系统的科研机构正式提出启动深地重大基础项目---预算30亿元人民币的“地壳探测工程”。此前,地学界在支持基础科学研究的“973”计划中,获得的经费总额不过三四千万元人民币。

  天量经费立刻引起了不同声音。“那时还没有大科学的概念。尤其是当时很多人并未意识到资源缺口问题,不赞同投入几十亿只是搞基础研究。”董树文略带遗憾地表示,项目申报因此陷入了长时间的搁置状态。

  同时,一些官员也认为,中国的资源缺口可以通过大量进口进行弥补。在历史上,还没有一个国家只用自有资源就能跻身一流大国行列。资源进口既然在所难免,为何还需要实施投入巨大的此类项目?

  到2006年元月,来自高层的态度开始明朗。国务院发布《关于加强地质工作的决定》,其中明确提出“实施地壳探测工程,提高地球认知、资源勘查和灾害预警水平”,堪称中国地壳探测工程的转折点。

  在这一年的全国地质工作会议上,时任国务院副总理的曾培炎也要求:“要支持加强地质工作的一些专项工程,如矿产资源保障和地壳探测等。”

  回忆至此,董树文难掩激动:国务院发文多以“意见”冠名,以“决定”出现的很少,且一般都是农业、交通这样的大行业,“很多人甚至不解,地质工作怎么也发个决定?”

  藉此机会,2007年,中国地质科学院再度开始向国家有关部委申报进行地壳探测工程。

  放炮的“大计划”

  这一次申报,又以一个小小插曲而终结。

  国家有关部委询问:项目的具体工程是什么?地质科学院的申报人回答说,主要是“放炮”,即通过引爆炸药产生地震波,进行地质探测。

  对方问:“炮放了不就没了?”申报方答:“对,没了”。申请就此搁浅。

  按照科研经费的有关规定,筑房修路等用于基本建设开支属于科研费用,它和工作费用由不同的部委下达。中国地质科学院找到的部委负责审批科研费用。

  “放炮”不留东西,被认为是工作费用,不是建设费用。专项申报再度沉寂了一年。

  最终给专项带来转机的,是2008年5月发生在四川的地质巨灾。

  “浮于表层,往地下稍微深入几米就不知道了。”董树文告诉记者,经过建国后几十年发展,中国的地下研究几乎还是一片空白,地震、火山等地质灾害大多只能进行灾后救援,震前束手无策。当然,这也是全世界共同的难题

  资源缺口凸显、地质灾害频发与地球科学相对落后并存的局面,使开展深部探测工程的诉求日益强烈,地壳探测工程似乎“万事俱备,只欠东风”。

  “东风”却是一次很偶然的电话。

  2008年10月的一天,财政部教科文司的一位负责人给董树文打电话,随口问这位地质学家:“‘神州7号’发射成功后,领导们议论说‘上天上去了,‘落地’怎么还没动静?’”

  “我赶紧就说,怎么没有,有个大计划,报了没回音啊。”董树文回忆说,最后一层纸被这个电话捅破了。

  财政部随后委托科技部进行论证,科技部又进行国家层面的协调、讨论,最后得到的结论是:“论证不错、项目重要、国家需求,但需前期准备,建议改成培育性专项”。

  “地壳探测工程”因此改成“深部技术探测与实验研究”,并得以立项。

  2008年项目启动当年,就得到了7000多万元启动资金。涉及地质学、地球物理学等多个基础学科的庞大工程就此启动。

  中国人,也加入了向地心挺进的行列。

  国家的想法

  天量科研经费的下达并非偶然,它寄托了来自中央高层领导的某种期望。

  2009年8月17日,国务院副总理李克强视察中国地质科学院时明确表示:解决我国能源资源问题,需要充分利用国际国内两个市场、两种资源,“但必须坚持立足国内,增强国内能源资源的保障能力。进一步加强地质勘查,努力实现重要资源找矿的重大突破”。

  他后来在2010中国国际矿业大会开幕式的致辞中再次强调:中国将把立足国内开发与加强国际合作结合起来,充分利用国内外两个市场两种资源,不断增强经济社会发展的能源资源保障能力。

  2009年11月3日,国务院总理温家宝在首都科技界大会上也谈到,在地球深部资源探测方面,中国已有固体矿产勘探开采的深度大都小于500米,而世界一些矿业大国已经达到2500米到4000米,南非计划开采的深度达到6000米。

  他还举例说,澳大利亚在本世纪初率先提出“玻璃地球”计划,也就是要使地下1000米变得“透明”。加拿大人近期提出的类似计划,要搞到3000米。

  温家宝指出,“我们要千方百计提高资源勘探开采水平和效益,充分挖掘和利用好各类资源。”

  2010年,全国人大副委员长、中国科学院原院长路甬祥在为全国人大常委会第十四次专题学习会进行讲座时特别强调:深部矿产资源勘探与开发是影响中国可持续发展能力的战略性科技问题。他说,应使中国主要区域地下4000米变得“透明”,以解决中国资源短缺的瓶颈。

  到“十一五”末期,随着中国能源进口数量的快速增加,以及铁矿石谈判等一系列资源纠纷,“中国能源威胁论”已甚嚣尘上。

  在广袤的国土上进一步进行资源勘探,已不仅是个经济问题,

  事实上,早在2004年9月中国就启动了全国重要矿产危机矿山找矿专项,在原有矿山300米至500米的开采深度上,向更深部进行勘探开采。到2008年经过评估,这一工程已为中国带来了价值超过1万亿元人民币的矿产资源。

  目前深部探测项目取得的最大成果之一,就是对长江中下游成矿带的深度阐述,首次实现了大型矿区三维透明化。

  不过,对于“深部探测专项”技术负责人、中国科学院院士李廷栋而言,地壳探测工程才是一个终极目标。

  “地壳探测工程目前积极准备正式立项的报告,争取尽快立项。”他告诉《瞭望东方周刊》,作为一项培育工程,“深部探测专项”将为地壳探测工程进行技术和人才准备,包括研制关键探测技术和装备,在关键地区进行试验。同时,完善地壳探测工程设计方案,推动国家立项。

  2011年6月、7月,国土资源部的两位副部长先后到中国地质科学院考察了“深部探测专项”,并就尽快推进地壳探测工程立项申报做了指示。

  中国人的“超级钻”

  “深部探测专项”包括9个子项目,比如建立中国大陆电磁参数标准网,这被称为“给中国照CT”。不过,其中最容易理解、引人关注的恐怕还是“超级科学钻”。

  在接受《瞭望东方周刊》采访时,吉林大学建工学院院长孙友宏正在“超级科学钻”的试验平台工作。目前,这部机器的主要零部件已经制造完成。

  按照原计划,“超级科学钻”本应在8月20日进行调试,首次试验只需要6000多米深度。现在则提出要快速达到1万米深度,因此正在进行新的修改。

  科学钻是人类获取地球内部信息最有效、最直观的方法。目前全球仅有苏联的“科拉超级钻”达到过1万米以下的深度。中国曾在2001年于江苏东海县启动了自己的“超级钻”,它在2005年达到了5100多米的深度。

  孙友宏说,以目前的工艺水平达到1万米深度还需要进一步完善,预计修改还需要约一个月的时间。

  这个深度钻井设备存放在四川宏华集团。它高45米,占地1万平方米,重量超过1000吨。在运输时,这套设备拆分后需要30到50辆大卡车。如果达到1万米的钻井深度要求,制造费用预计超过1亿元。

  “目前主要的困难是地下到万米时的高温问题。”孙友宏说,在这个深度上温度最高可达400摄氏度左右,而国产钻头只耐250摄氏度,所以加强耐高温钻头的自主研究成为当务之急。

  从某种意义上讲,自主装备决定着未来地壳探测工程的成败。此类装备的研发反映了过去几十年中国地球科学面临的窘境。在是否能带来直接经济效益的门槛上,它总是显得有些腼腆。

  “比如一个科学钻,打一个1万米深的孔就要数亿元投入。”董树文说,过去“973”计划的三四千万元经费要研究“矿的分布规律、中国中生代成矿大爆发原因、国家构造演化、古生物演化和油气聚集规律”等重大大地质问题。

  其实在上世纪90年代以后的很长一段时间,短期即可获利的应用性研究项目都是中国科学界的宠儿。它们得到了科研经费中的绝大部分。

  10年来,中国基础科学研究经费在绝对数字上增长了6倍,达到328亿元。不过中国科学技术发展战略研究院最近的报告认为,财政基础研究科目经费中,仍有40%用于应用研究和试验发展。

  国家自然科学基金和“973”计划是目前中国两大主要的基础研究资助系统。前者偏重支持科学家的探索研究,后者则用来解决国家战略需求中的重大科学问题。

  根据科技部对2009年国家自然科学基金课题的统计,有59%的资金用于基础研究。“973”计划因为要求更为严格,有77%的课题资金用于基础研究。

  “深部探测专项”安排了3亿元人民币用于装备研发。董树文认为,中国深部探测与国外差距明显,工作空白很多,“我们不能放弃自主研发一些关键设备。”

  虽然获得了极大支持,但和中国所有重大科学项目一样,除了资金,科研体制也是“深部探测专项”需要面对的重要问题之一。

  事实上,由一位地质学家来领导这样的大科学项目本身就引人注目。董树文承诺,公开、开放性将成为“深部探测专项”的主要特征。

  这位负责人表示,“深部探测专项”在2011年将进入探测任务高峰时段,更多技术突破有望带来新的科学发现,“按目前进度,专项应该能如期完成,平稳过渡到‘地壳探测工程’。”

  1864年,法国人用《地心游记》预言了地心熔岩等新奇事物;1983年,苏联人在科拉半岛创造了1.2万米的人类钻探纪录;2011年,美国人在1300多米深的岩层发现了最深的生态系统??中国人能否在这部史诗中留下自己名字?

中国能源家底再挖掘

  以最近几年的勘探量和产量计算,中国的石油生产还可以持续生产60至30年

  北京市海淀区民族大学南路11号,中国地质科学院地质力学研究所。

  地质力学,简单地说就是运用力学原理研究地壳的构造、运动规律及其起因。它以及中国地质科学院地质力学研究所的创始人就是李四光。

  李四光曾利用地质力学为中国摘掉“贫油”的帽子,然后到石油自给自足,中国用了14年时间。不过从90年代起,强劲的经济增长使进口原油再次大量进入中国。

  “找油”在最近10年再次成为关系国计民生的重要历史使命。按照中央领导指示,对于中国地质学界的要求是“立足国内,尽快实现油气资源调查重大新发现,促进油气勘探重大突破,增强油气资源保障能力”。

  “产出的增长速度跟不上需求的增长速度,这就要求加快我国的石油探测步伐。”中国地质科学院地质力学研究所研究员马寅生告诉《瞭望东方周刊》。

  像这间研究所的许多科学家一样,49岁的马寅生正把越来越多的精力投入到如何解决中国能源挑战的问题上。比如,他在2007年出版的一本著作《中国东部---朝鲜半岛海陆构造格局及含油气盆地特征》,“为黄海油气资源潜力研究提供了背景资料。”

  过去10年一直没有变化的国土系统油气调查费用,在2011年增幅超过100%。中国的地质学家们又好像李四光那样急迫地奔波于中国的山川平原之间,甚至外出大洋,希望从理论上获得新的突破。

  中国能源的家底到底有多少?

  又开始用“洋油”

  一直到1949年,连中国人都认为,自己生于一个贫油的国家。那时世界上发现的油田大部分都在海相地层,即由海洋状况形成的地层。而地质勘探显示,中国没有发育完全的海相地层,大部分都是陆相地层。

  按照李四光创造性的地质学说,中国人最终发现了大庆油田。毛泽东说,一举将“贫油”的帽子扔到了太平洋里。

  1963年,中国原油产量达到648万吨。当年周恩来在二届全国人大四次会议上宣布:中国基本实现了原油自给,中国人民使用“洋油”的时代将一去不复返。1973年起,中国原油还开始对日本等国进行出口。

  1993年是一个转折:中国化工进出口总公司与沙特签了进口石油的协议,此举标志着中国从一个石油净出口国成为净进口国。

  能源紧张的状况,再次把地质学家们推上前台。

  全国性的油气资源调查在20世纪90年代末开始筹备。2003年至2007年,国土资源部、国家发改委、财政部联合组织开展了“新一轮全国油气资源评价工作”,成为建国后中国油气领域评价范围最广、涉及矿种最多的资源国情调查。

  官方公报说:其成果对科学制定能源资源战略和政策、指导企业勘探开发发挥了重要作用。

  另一个重要项目则是“全国油气资源战略选区调查与评价”。它从全国几十个项目中选择了四川松潘阿坝、南海北部陆泊深水海域等十个地区开展油气资源战略评价,其中包括四个海上项目和六个陆地项目。

  2009年9月,国务院正式批准国土资源部、国家发改委、财政部会签上报的《关于加强油气资源战略调查的请示》,启动了全国性的油气资源战略调查。

  12年间,关于中国能源家底的调查一轮又一轮地涌了上来,令地质学家们奔走不息。

  马寅生最新的一项主要荣誉,就是在2009年获“新一轮全国油气资源评价工作先进个人”。

  谁在为中国找油

  在中国油气资源勘探调查的布局中,处于核心位置的是以国土系统为主的油气技术人员。到2011年,中国地质调查局下属单位从事油气地质工作的有524人,其中油气专业216人。他们的成果,在很大程度上影响中国的未来。

  这些科研人员主要集中在15个单位。其中,海上油气调查主要由青岛海洋所、广州海洋局承担,有技术人员230人。陆上油气调查由其他13个单位承担,技术人员294人。

  除了中国地质科学院地质力学研究所,具有一定权威性的成都地调中心于1990年就成立了专门的油气研究机构,到2011年已完成国家、部委、石油公司项目60余项,累积获得经费超过4亿元。

  在经费方面,自1999年以来,中国地质调查局每年承担不同渠道来源的油气项目资金约4亿元左右,主要包括国土资源大调查专项、国家海洋专项、国家油气战略选区专项,以及三大油气公司的横向合作项目。

  “十二五”期间,中国地质调查局将加大油气资源战略调查专项和海洋地质保障工程的实施力度。按照文件所说:“大力加强油气基础地质调查,力争取得重要新发现”。

  而在两大国家专项正式实施之前,从2011年开始,中国地质调查局将从地质矿产调查评价专项经费中每年安排5亿元,加强油气和海洋基础地质调查工作。

  油气调查是枯燥而无趣的。马寅生告诉记者,一般地质探测都是先用重力探测以及磁性变化了解大概的地下结构,然后通过人工放炮的办法来获得不同岩石的界面地震波反射。如果发现有油气资源或者其他矿产资源存在,才会通过最精确、同时也是投资最大的打钻方法进行探测。

  地质学家的依靠

  自上世纪90年代以来,对于中国自有能源的前景不乏悲观者,它也与全球油气勘探的悲观论一脉相承。在这个说法中,比较瞩目的观点是,中国的油气资源将在2050年前耗尽。

  而不断进行的油气资源调查,则为乐观派提供了支持。中国油气勘探战略的权威人士、中国工程院院士翟光明认为,按照最保守的估计,中国的原油剩余可采储量可以一直开采到2063年,天然气则可以延续至22世纪。

  根据记者所获得的中国工程院咨询项目报告,根据“新一轮全国油气资源评价工作”成果,中国石油远景资源量达到1287亿吨,探明率仅为22% 强,属于勘探中期。在这份2010年完成的报告中,翟光明认为以最近几年的勘探量和产量计算,中国的石油生产还可以持续生产60至70年。

  在天然气方面,中国天然气远景资源量56万亿立方米,可采资源量22万亿立方米。就此而言,中国的天然气勘探还处于早期阶段。不过,翟光明仍然估计,由于能源消耗的不断增加,到2020年时中国的天然气对外依存度仍达到20%。

  在6月参加中国石油地质年会时,翟光明向记者表示,深层勘探是中国油气资源未来开发的关键所在。他举例说,在渤海湾地区的勘探已经达到地下3000米左右,但仍可下探到3500米深。

  在储量的基础上,勘探及开采技术仍是决定油气资源供应的重要因素。目前对于中国油气资源的判断是:分布不够集中,有机质含量低。“我国的油气勘探评价工作客观上难度很大,任何一个油气田的发现都不容易。”

  翟光明认为,中国剩余的油气资源以低品位为主,勘探和开发的难度、成本都将大幅上升。同样具有技术难度的,还包括煤层气、页岩气、致密砂岩气等非常规油气资源开发。

  根据2011年初最新确定的结果,中国未来的油气勘探应集中在6大领域和区域。

  首先就是中国北方的东西向天山—兴蒙构造带,它已经确认为是中国新区、新层系油气勘探的目标区。“另外就是羌塘盆地、扬子盆地以及柴达木盆地,都具备良好的油气远景。”以目前开采的大庆油田为例,马寅生介绍说,已在松辽盆地外围新发现了6个中新生代油气远景盆地。

  这些大陆油气带的发现以及进一步认识,都将为中国提供超重量级的油气田。

  此外,海洋油气调查取得一批重要发现,初步圈定了38个海域含油气盆地。还有天然气水合物资源调查取得重大突破,特别是在祁连山永久冻土区钻获陆域天然气水合物实物样品,这是继加拿大、美国之后在冻土区发现水合物样品的第三个国家。

  一系列勘探和评估都建立在地质学、地球物理学的基础上。一旦实施更为精确和广泛的深部勘测,不仅可以按照现有理论发现新的油气蕴藏带,还可能建立新的学说,指导油气勘探。

  “目前除青藏高原外,中国陆上的所有盆地都已经做过相应的质探测。”马寅生解释说,过去中国的油气研究主要集中在新生代地层,目前正在做更深的古生代地层的研究。

  而在未来几年,他们将探索更早、更深的地层。“在新的层系以及新的领域里,过去主要找油找气,现在还要找水合物。”他说,“这个不仅需要国家在技术装备上进行重视,同时需要国家军事以及外交的共同支撑。”

争夺地心:人类如何探索

  深部探测使加拿大和澳大利亚在最近20年来始终保持着世界资源勘探大国的地位

  在整个美苏争霸的年代,超级大国在两个领域进行了世人瞩目的竞争:太空计划以及原子武器。不过,一直到冷战结束十几年后,有关它们在第三个领域进行争夺的情况才被模糊地披露出来。

  在20世纪60年代,即太空竞赛渐入高潮的时候,美国人和苏联人先后启动了自己的地壳探测计划。这个竞赛的奖杯,就是谁能更早达到外地壳与内地壳之间的“莫霍面”。

  地球内部各层物质的组成和物理性质都不相同。其中,地壳、地幔之间的分界面以其发现者的名字被命名为“莫霍面”。地幔与地核之间的分界面称为“古登堡面”。

  太空竞赛的起因和实质,是谁能将导弹发射到更远的地方。而耗资上百亿美元的地心竞赛,给两个国家都带来了意想不到的利益:美国人创造性地在山脉之下发现了油田,而苏联人除了找到深部油气资源,还发现了深部生物和淡水。当然,还有令人骇然的传闻。

  如今,不仅美国、俄罗斯仍然不懈地进行着地下探索,从英伦三岛到莱茵河畔,乃至澳洲大陆,全世界那些具有远大理想的国家,都在推进自己探索地壳、乃至地心的计划。

  抵达“地狱”

  虽然苏联解体已经有20年,且当年的参与者结集出版了相关论文,但很多人仍认为,在科拉半岛发生的这次深部探测是苏联时代最大的秘密之一。

  面积超过10万平方公里的科拉半岛位于苏联西北部、靠近北极圈的摩尔曼斯克州。根据1984年苏联科学家出版的《科拉超深钻井》一书,他们自1960年开始用5年时间制定了198项任务,随后组织了由150多个部门参加这个历史性的钻探。

  1970年5月,“科拉超级钻”正式开始钻进。到1980年,苏联科学界已召开了80次大型学术会议和75次现场会议专门解决超级钻面临的各种问题。

  2008年,美国《连线》杂志公开了一组有关“科拉超级钻”的工作照片,立即引起轰动。根据照片,在白雪覆盖的荒原上,建设了浅灰色的塔式厂房。

  当时领导这一项目的苏联地质部部长艾弗杰尼·柯兹洛夫斯基回忆说,为了配合这一工程,建设了很多生活区,包括迎合工人白天和夜生活的小卖部。

  塔斯社在1983年夏天预告说,“科拉超级钻”将达到1.2万米,并在1985年达到1.3万米,它的设计目标则是1.5万米。苏联人计划在西西伯利亚至里海的广阔区域内,实施超过20个类似项目。

  《科拉超深钻井》讲述了整个项目实施的过程:它在1973年就达到7263米,成为欧洲最深的钻井。1980年它达到9590米,已经成为全球最深的钻井。

  后来,“科拉超级钻”又实施了一次钻探,在1991年再次达到1.2万米的深度。随后,由于苏联解体,“科拉超级钻”停滞。一直到后来,俄罗斯能源企业接手了这个项目,使其直接服务于俄罗斯的石油和天然气生产。

  “科拉超级钻”带来的发现很多在20年后仍是独一无二的。比如,当深度超过9500米后,获得的地层岩芯金含量居然高达每吨80克。而当时在地球表层很少能找到超过10克的矿层。

  《科拉超深钻井》公布一些纯粹地质学的勘探结果,但外国科学家们始终认为,苏联人隐藏了更具吸引力的发现和数据。事实上,直到今天这座钻井的情况仍然相当模糊。

  更为惊人的说法在90年代项目停止后流传开来。一家芬兰报纸信誓旦旦地说:参与项目的苏联著名地质学家透露,从上万米深的钻洞里曾经飞出带翅膀 的生物。后来,当他们将用于录制板块移动声音的录音机送下钻井后,得到了好像人类遭受极大痛苦的声音。这就是“科拉地狱”的由来。

  1987年,联邦德国在中部地区启动了西方世界的超级钻项目,即“大陆深钻计划”。它于1977年提出,经过10年考察、论证、选址,在1987年9月启动。

  “大陆深钻计划”设计深度1.4万米。不过,这个工程历时15年、耗资5亿马克后,停留在9101米深度。

  “大陆深钻计划”的负责人之一,彼得·海因里希博士曾说:“从这么深的地下采出的岩石,将像美国宇航员取回的月球上的岩石一样,成为全世界实验室的抢手货。”

  对于德国人的深部探索行动还有一个插曲。纽伦堡审判中,德国将领表示,希特勒曾要求在地下“永久冰层”建造不可被摧毁的堡垒。这使一些人相信,纳粹曾实施了自己的深部计划。

  让美国人更了解美洲

  就像苏联人首先进入太空,而美国人第一个登上月球一样,两个超级大国在挺进地心的竞赛中也不相上下。虽然失去了绝对深度的奖杯,但美国科学家的深部探测计划因其系统、广泛地进行了海陆研究而赢得了关注。

  早在1957年,美国科学家就提出在深海通过钻孔穿过“莫霍面”,即“莫霍计划”,这是人类首次尝试钻入地幔层。它于1961年在加利福尼亚湾附近开始实施,以后因为经费和技术原因夭折。

  从海洋进入地壳有一定便利性,它可以直接从数千米深的海底开始向地幔层挺进。1966年后,美国人启动了著名的“深海钻探计划”。

  “深海钻探计划”与阿波罗计划一起,被认为是上世纪60年代人类的两大壮举。

  1968年8月,“深海钻探计划”的核心装备“格洛玛·挑战者”号探测船起航。到后来,随着联邦德国、英国、法国乃至苏联科学家的参与,“深海钻探计划”已经成为一个国际项目,又称“国际大洋钻探计划”

  虽然“格洛玛·挑战者”的最大钻探水深仅为7044米,但实施的近千次钻探不仅验证了大陆漂移说、板块构造说,还取得了其他具有现实意义的重大发现。比如,它发现的白垩纪中期黑色页岩,被确认是大西洋沿岸许多重要油田的生油层。

  与宏大的海洋钻探相比,美国的大陆地壳钻探计划一直有些犹豫。一直到1979年,美国国家科学院提出了“大陆科学钻探计划”。从1984年起,由23所大学组成了“陆壳深部观测与取样组织”在美国大陆布置了29口科学深井。

  这个庞大的计划并没有特别超级的钻探计划。它的两个主要钻井:加利福尼亚的圣安德列斯断层科学钻3510米,夏威夷科学钻4400米。

  虽然没有“超级钻”,但美国在大陆深部探测方面仍然取得了成就。它从20世纪70年代开始实施“大陆反射地震探测计划”。这个系统用地震反射技术探测大陆地壳的结构,以前所未有的广泛性和精确性,将美洲大陆的地下情况呈现在美国人眼前。

  具有现实意义的是,它在许多过去被认为不存在能源蕴藏的地区,如造山带下,发现了大型油田。确切地说,除了一般地质学问题,“大陆反射地震探测计划”使美国人重新认识了自己有拥有的资源。

  全球行动

  2003年,美国启动了新的深部探测计划——地球透镜计划。经过美国国会批准,这个为期15年的探测项目将投入200亿美元。值得注意的是,它的三个主要发起单位除了美国国家科学基金会、美国地质调查局,还有美国国家航空航天局。

  “地球透镜计划”看起来是“大陆反射地震探测计划”的延续,即用更为广泛和精密的仪器获得更为深度和精确的地壳数据,探究美国是如何形成的、美国正在如何运动、美国的地下到底拥有什么等一系列问题。最终的成果,都将用详细的图像表达出来。

  欧洲国家在上世纪80年代至2002年完成了一项联合深部探测计划。几乎在同时,英国、德国、意大利、瑞士等也都实施了自己单独的深部探测工程。

  到2005年,俄罗斯在重要的欧洲部分和盛产能源的西西伯利亚地区,实施了十多处超级钻项目。它们虽然没有“科拉超级钻”那样令人震惊,却使得俄罗斯人在资源勘测方面获得了巨大成就。目前,它已经是全球最大的资源蕴藏地和出口国。

  日本则在2007年派出自己的海洋钻探船,希望从2500米的海底开始,再深入7000米。

  在北美,另一个大国加拿大自80年代就启动了“岩石圈计划”。矿产企业是这个计划的重要投入者。

  类似的模式在澳大利亚得到了复制。政府背景的科研机构与企业进行合作,先实施了“四维地球动力学探测计划”,此后又启动了“玻璃地球计划”、“澳洲大陆结构与变化探索计划”。

  通过加强地球动力学这样常人无法了解的领域研究,澳大利亚的矿产企业具备了全球领先的勘探技术,这也是澳大利亚矿业长盛不衰的主要原因之一。总之,深部探测使加拿大和澳大利亚在最近20年来始终保持着世界资源勘探大国的地位。

  即使墨西哥也在实施科学钻项目,从而了解数千万年前落在这个国家的陨石,是如何导致全球生物大灭绝的。

  1992年,在经合组织的大科学论坛上,为了分享成果、减少风险和成本,进一步用科学钻来认识地球内部,各国决定联合实施类似项目。1996年,由德国、美国和中国发起成立了“国际大陆科学钻探计划”。

  虽然目前已经有13个国家建设了100多座科学钻井,其中有超过20个超过4000米。但与冷战时期相比,今天的深部勘测已经不满足于“更深”的目标,而是期望通过更为广泛、系统性的观测和勘察,获得权威的样本和结论。

  显然,这是一个为未来而更花钱的方向。