让地球深部像玻璃一样透明

　　如今，在资源与环境的双重压力下，让地球深部透明化，已经成为越来越多国家关注的焦点。为支撑地质找矿、保障国家地质生态安全、促进地球科学发展，近日，中国地质调查局启动三维地质填图计划，以期揭示我国大陆岩石圈结构，获取重要油气盆地、重要成矿区带以及重要经济区深部地质信息，解决一批能源、资源和环境重大地质问题。

　　三维地质填图试点项目的实施，标志着我国地质填图“三维”新纪元的开启。

　　地质找矿、地质灾害监测预警的深入，急需解剖地球的“内心世界”

　　经过12年的地质大调查，我国地质工作取得了长足进展，陆域中比例尺地质填图已全面覆盖，中东部大比例尺地物化遥工作大部分完成，地表的地质情况基本掌握。随着我国工业化、城镇化进程加快，资源需求日益上升，地质环境问题日趋严重，提高资源保障能力、缓解环境压力的目光逐步转向地球深部。

　　据了解，目前，我国东部矿产勘查已由地表转入深部第二找矿空间，急需了解深部成矿地质背景；近年来，地震频发，地球深部地质结构、深部地质作用过程不明，导致地震预报预警研究迟缓；此外，京津冀、长三角、珠三角、海峡西岸、北部湾等重要经济区的主体功能区建设日益加快，经济区规划、重大工程建设和地下空间利用急需摸清地下地质结构特征和资源环境状况。这些，都亟待揭开地球深部的奥秘。

　　深部地质工作受到党中央、国务院领导的高度重视。胡锦涛总书记在2010年两院院士大会提出：“积极发展大陆架和地球深部能源资源勘查和开发，切实保障我国能源资源有效供给和高效利用。”温家宝总理在2009年首都科技界大会指出：“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。”

　　我国国民经济和社会发展“十二五”规划纲要中，明确提出要建立我国重要矿产资源储备体系、地质灾害调查评价与监测预警体系。国土资源部地质找矿战略突破行动计划和地质灾害调查专项启动在即。但当前，地质找矿和地质灾害监测预警所需的深部地质信息却极为匮乏，迫切需要基础地质工作转变工作模式，创新区域地质调查工作方法，从平面地质调查转向揭示深部的三维地质调查。

　　我国三维地质调查“初体验”

　　与二维地质调查相比，三维地质调查就是要由单一的地表观察转变为地物化遥手段综合应用，从传统的“网格式”填图转向以解决地质问题为重点的填图，在进行地面地质填图的同时，应用各种物探、钻探等勘查技术，按照相应的精度获取与研究地壳表层一定深度的地质信息，编制三维空间地质图。

　　为揭示地球深部奥秘，从上世纪50年代起，我国就开始了深部探测试验，相继完成11条全球地质地球物理断面，以及大别山、燕山、西昆仑、北祁连等造山带深反射地震剖面，实施了横穿青藏高原的国际合作INDEPTH深部探测、横穿喜马拉雅山脉的地震探测、中美与中法青藏高原天然地震观测等项目。2006年在江苏东海实施了中国大陆科学钻探，2009年启动了《深部探测技术与实验研究》国家专项。

　　针对深部找矿，中国地质调查局相继开展了安徽省铜陵地区大比例尺立体调查和立体预测、湖北大冶铜绿山矿田等三维地质调查和成矿预测。2008年开始，在长江中下游重点成矿区带九瑞、宁芜等地区开展了1：5万综合地质—地球物理立体填图试验。

　　自2003年起，国土资源部在北京、上海、天津等六个大型城市开展了城市立体调查试点，系统查明了城市地质、资源和环境状况，建立了城市地质、水文地质和工程地质结构模型，研发了三维可视化的城市地质信息管理和服务系统。此外，在油气调查和勘探领域，各油气公司先后开展了含油气盆地的三维地震探测，并建立了重要地区三维地质模型。

　　这些工作的开展，在三维地质调查方面进行了重要探索，在深部信息管理和三维可视化表达方面形成了比较成熟的方法体系。

　　三维地质填图分三个层次展开

　　据了解，中国地质调查局启动的三维地质填图计划将采用地、物、化、遥、钻、三维可视化相结合的综合调查研究手段，分三个层次开展不同精度的三维地质调查，即按照中国大陆深部构造探测开展≤1：100万填图；重要成矿区带、重要经济区、重要盆地、环境脆弱区和重要海域开展1：25万～1：50万填图；矿集区、整装勘查区、重大工程建设区、城市群、灾害易发区、区域含水单元、重点海岸带、海洋矿集区等开展1：5万～1：25万填图。

　　该计划预计到2020年完成，主要目标任务是：

　　——贯穿我国主要造山带的地壳三维地质填图，将建立中国大陆地壳三维结构模型，揭示区域成矿与地震灾害的深部背景，在深部地质研究领域达到国际领先水平。

　　——基本完成重要成矿区带重要找矿远景区、矿集区和整装勘查区三维地质填图，实现0～2000米深度透明化；查明成矿地质背景和主要地质控矿因素，圈定深部成矿有利地段，为矿集区深部第二空间找矿提供依据。

　　——基本完成我国陆域主要盆地三维地质填图，查明盆地沉积结构，构建三维地质结构模型，揭示油气成藏条件和地下水赋存条件，为开辟能源“新区”和合理开发地下水提供有效的科技支撑。

　　——基本完成京津冀、长三角、珠三角、海峡西岸、成渝、长株潭等经济区和全国省会级城市及重大工程建设区三维地质填图，查明500米以内地下地质结构和工程地质条件，为经济区规划建设提供基础资料。

　　——分类建立不同层次深部综合地质信息管理与服务系统，实现深部地质资料集群化管理和社会共享。

　　——在地质科学理论、勘查方法技术取得重大创新，建立三维地质填图标准体系，培养造就一批优秀团队和高层次人才。

　　先期实施不同类型试点项目

　　针对缓解资源制约、经济区规划建设、地质环境脆弱区灾害预警及水资源缺乏、重大地质问题等，中国地质调查局选择工作基础较好、所解决问题明确的项目，优先考虑深部探测、大陆科钻正在开展的项目，组织开展不同类型三维地质填图试点，探索研究三维地质填图技术方法，编制三维地质填图技术标准和规范，为全面组织实施三维地质填图计划积累经验、提供示范。

　　据了解，中国典型造山带地壳三维地质填图试点将开展中央造山带与南北构造带交会区地壳三维地质填图。重要含油气盆地三维地质填图将在松辽盆地外围和银额盆地试点。重要成矿区带三维地质填图在长江中下游成矿带、西准噶尔克拉玛依后山地区、辽东吉南成矿带试点。矿集区及整装勘查区三维地质填图将在北衙金矿远景区、江西相山铀铅锌多金属远景区试点。重要经济区三维地质填图试点在长三角洲经济区等重点地区开展。城市群三维地质填图试点在武汉城市圈开展。

　　此外，三维地质填图方法试验将开展三维地质填图深部地球物理探测方法试验研究、大地电磁探测三维反演技术方法试验、高精度反射地震、重力深部探测方法试验。最终，完成三维地质填图成果集成与信息平台建设，建立试点项目成果数据库和三维可视化系统。

　　三维地质填图是我国当今社会发展的需要，更是地质调查工作的一次重大创新。在不久的将来，我们脚下这片大地深部的样子，将生动、真实地展现在人们面前。

　　世界三维地质填图概览

　　前苏联上世纪六七十年代率先开展了三维地质填图的研究和试验，出版了1：5万稀有金属矿区立体地质填图及深部地质填图，并强调在立体填图的基础上进行深部找矿。

　　英国目前已经建立全国1：100万三维地质模型，开发了GSI3D建模软件。

　　加拿大主要在尼曼托巴省开展三维地质填图，并于2000年建立了该省东南地区的三维水文地质模型，之后在该省西南地区结合高质量钻孔资料建立了基岩地层三维地质模型。新一轮加拿大北部能源与矿产地质调查计划将建立该省北部哈德逊湾洼地三维地质结构。

　　美国1997年完成了首张三维地质图，开展了可视化国家地质填图计划，并把固体地球内部结构高分辨率三维地震成像研究确定为21世纪研究重点。

　　在资源、环境的双重压力下，许多国家都开始实施向地球纵深和大面积扫描的地球探测计划。与澳大利亚的“玻璃地球”计划类似，加拿大提出了使其地下3000米以内透明化的计划，此外还有美国大陆反射地震探测计划、地球透镜计划，俄罗斯深部探测计划、欧洲地球探测计划、英国反射地震计划、意大利地壳探测计划等。