如果我們想知道地下深處是什么樣子,該怎么辦呢?打鉆孔取出巖芯,但這只不過是“一孔之見”罷了;我們也可以像醫(yī)生檢查患者身體那樣對(duì)地球來個(gè)“CT掃描”,但這樣做看到的范圍也十分有限。假如,我們的地球能像水晶一樣透明,那地下的一切情況豈不是一目了然了?
2011年初,江蘇省一位政協(xié)委員提出:應(yīng)在江蘇實(shí)施“透視地球工程”,使江蘇省地表以下100米數(shù)字化,動(dòng)態(tài)化,三維可視,透明可見。
如果這一工程真的實(shí)現(xiàn)了,那將會(huì)為以后的工程建設(shè)提供多大的方便!只要我們清楚地了解地下的實(shí)際情況,無論是礦產(chǎn)資源勘探,還是地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè),都將不再是難題。
數(shù)字地球與透明地球
喜歡上網(wǎng)的朋友,對(duì)谷歌地球(GoogleEarth)應(yīng)該并不陌生。這是谷歌公司2005年推出的一款虛擬地球儀軟件,它將大量衛(wèi)星照片和航空照片布置在一個(gè)三維地球模型上,用戶可以免費(fèi)從高空很方便地鳥瞰全球各地,真正實(shí)現(xiàn)了地球的“數(shù)字化”。
透明地球也和數(shù)字地球脫不了關(guān)系。
1998年,當(dāng)時(shí)的美國副總統(tǒng)戈?duì)栐谝淮窝菡f中,首次提出了“數(shù)字地球”的概念。簡單地說,數(shù)字地球就是按照地理坐標(biāo)將有關(guān)地球的海量、三維、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集成起來的虛擬地球,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地球科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)的高度綜合。
2009年9 月,在國際數(shù)字地球?qū)W會(huì)和中國科學(xué)院聯(lián)合主辦的第六屆國際數(shù)字地球會(huì)議上,專家建議:加快“數(shù)字地球”從理論研討到實(shí)際應(yīng)用的進(jìn)程,特別是在全球變化研究、自然災(zāi)害防治、新能源探測(cè)等方面發(fā)揮重要作用。
隨著研究的不斷深入,越來越多的研究者開始將目光轉(zhuǎn)到地面以下,三維地質(zhì)應(yīng)運(yùn)而生。
三維地質(zhì),顧名思義,也就是指采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料的三維可視化,就如同我們能夠“透視”地下情況一樣,這將為地質(zhì)資料的查詢提供極大方便。
以北京為例,如果你有機(jī)會(huì)來到北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局(簡稱北京市地勘局)的信息大廳,只要按要求在電腦上輸入相應(yīng)的指令,北京市的主要地層、地下構(gòu)造、地?zé)?、地下水等三維仿真模型即可直觀地展現(xiàn)在眼前。這就是北京市地勘局自2002年開始?xì)v經(jīng)7年時(shí)間建立的三維可視化地質(zhì)信息與服務(wù)系統(tǒng),這在全國乃至世界上都屬于首開先河。如果想知道哪里有斷裂、哪里有地?zé)岷蜏厝?,哪里賦存著豐富的地下水資源,只需一步步地查詢便可一清二楚。隨著信息的進(jìn)一步完善,它將對(duì)規(guī)劃、國土、環(huán)保、水務(wù)、市政等多個(gè)領(lǐng)域的管理和決策工作發(fā)揮重要作用。
當(dāng)然,我們現(xiàn)在說的三維地質(zhì),還往往只是對(duì)于某一區(qū)域而言。若從全球視角來說,建立了三維地質(zhì)模型也就真正實(shí)現(xiàn)了“透明地球”。
但實(shí)際上,我們對(duì)腳下的地球了解多少呢?很早以前,科學(xué)家們就普遍認(rèn)為未來科學(xué)的發(fā)展應(yīng)該是“先入地,后上天”,然而,迄今為止人們依然對(duì)我們腳下的地球充滿敬畏和迷茫,雖然人類在高科技的支持下可以飛向外太空,但在地球母親面前異常渺小。畢竟我們的地球面積太大了,要想全面“掃描”實(shí)在是困難重重,而且目前的地球物理勘探深度也相當(dāng)有限。即使通用鉆探,也難以達(dá)到理想的深度。目前,世界上最深的鉆孔——俄羅斯科拉超深鉆,深度也不過12千米,連地殼都沒有穿透,要知道整個(gè)地球的半徑可是6400多千米。在礦產(chǎn)資源日益枯竭、地質(zhì)災(zāi)害越來越多的雙重壓力之下,不少國家都開始實(shí)施朝向地球縱深的大面積掃描探測(cè)計(jì)劃。
向下,再向下
澳大利亞,被譽(yù)為“坐在礦車上的國家”,為了解決未來的資源問題,該國于1999年提出一個(gè)別開生面的新概念——玻璃地球,形象地理解也就是希望地球能像玻璃一樣讓我們一眼就能看穿哪里分布有礦產(chǎn)資源。該計(jì)劃的目標(biāo)是使澳大利亞大陸地表以下1000米深度以內(nèi)的地質(zhì)狀況變得透明,以便于發(fā)現(xiàn)新的巨型礦床。要實(shí)現(xiàn)該目標(biāo),需要大量的地質(zhì)勘探、地球物理勘探和地球化學(xué)勘探工作,如新的鉆探技術(shù)、航空重力梯度測(cè)量、航空電磁法、航空和衛(wèi)星礦物地球化學(xué)填圖、同位素跟蹤、地下水化學(xué)研究等。計(jì)劃提出之后被正式列入澳大利亞的國家預(yù)算,并開始實(shí)施。然而遺憾的是,因多種原因,計(jì)劃被迫于2003年終止。
不過,人們對(duì)地下深層的認(rèn)識(shí)之路永遠(yuǎn)不會(huì)停止。幾年之后,澳大利亞又實(shí)施了一項(xiàng)新的地球探測(cè)計(jì)劃——“澳洲大陸結(jié)構(gòu)與演化”戰(zhàn)略研究計(jì)劃,其目標(biāo)是在全球尺度上建立澳洲大陸的結(jié)構(gòu)和演化