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        我在世界屋脊上獲得地球深部信息

        2020-03-12 04:51:06滕吉文溫瑾
        文史博覽·文史 2020年1期
        關(guān)鍵詞:青藏高原炸藥觀測

        滕吉文 溫瑾

        1972年,在周恩來總理關(guān)于要加強基礎(chǔ)理論研究指示的鼓舞下,青藏高原的考察工作又重新提上日程。1972年年底,中國科學院在蘭州召開的珠穆朗瑪峰學術(shù)會議上,專門討論并制定了《中國科學院青藏高原1973—1980年綜合科學考察規(guī)劃》,按照這一規(guī)劃,1973年組成了中國科學院青藏高原綜合科學考察隊,決定全面考察西藏自治區(qū)。

        人類首次對青藏高原進行地球物理考察

        1974年,我參加了青藏高原綜合科學考察隊。當時首先考慮的是我們搞地球物理的進藏去考察什么,即解決什么科學問題。是要弄清楚青藏高原為什么會隆升?當時板塊構(gòu)造理論已經(jīng)問世了,有科學家認為是歐亞板塊和印度板塊碰撞的結(jié)果,是縫合帶等,也有很多爭論??p合帶到底是在恒河平原地區(qū)還是在喜馬拉雅地區(qū)的雅魯藏布江地帶,都不是很清楚??p合帶邊緣的資源,無論是金屬礦產(chǎn)資源、油氣資源,地震災害,或者是其他地質(zhì)方面的災害,又會怎么樣產(chǎn)生和伴隨?這些問題都不清楚。這一連串的問號迫使我去思考、探索,尋找答案!

        那時我就是帶著這些科學疑問進藏進行考察的。我是地球物理分隊業(yè)務(wù)方面的負責人,副隊長。我們進藏后首要的工作就是架設(shè)地震臺,搞重力觀測、地磁場觀測、地熱場觀測、地震波場觀測。

        我們組被封為“機械化部隊”。在人工源爆炸實驗中,每一次爆炸之后就必須取得地震波在深處傳播的行為與數(shù)據(jù)。我們要求爆炸激發(fā)的地震波要往地下傳抵80公里左右深處。所以我們這種工作也是相當費錢的。青藏高原科學考察時,有搞地質(zhì)的、地化的等。比如搞地質(zhì)的,他們出去使用的是地質(zhì)錘、放大鏡和羅盤,搞地理的主要是觀察和搜集資料,都不需要做大型實驗。而我們是用了幾十部車:跑重力觀測的、地熱觀測的、地磁觀測的,搞地震儀器和布臺網(wǎng)的。

        第一次我們就布了很多地震觀測臺站,但是觀測的人手不夠,所以第二次進藏時,我就帶領(lǐng)成都地質(zhì)學院(今成都理工大學)物探系一個班的學生,40人左右,請他們和我們一起搞觀測。成都地質(zhì)學院同意讓我?guī)W生進藏的條件是,回來之后給他們講一個學期的地殼與上地幔地震探測課。考慮到培養(yǎng)新人和完成考察任務(wù),我都答應(yīng)了。我進藏之后牙都掉光了,說話漏氣,但我也堅持講課,因為有約在先嘛!現(xiàn)在這些學生都是相當不錯的了,有不少人成了教授、研究員、高級工程師等。

        這一年進藏,我們成為世界上最早在青藏高原取得地球深部信息的人,確有不少新的發(fā)現(xiàn),獲得不少新的知識。

        軍隊、政府和群眾的大力支持

        地震觀測是要先進行爆炸的,要在爆炸之后才能形成地震波,然后把地震波傳到殼、幔深處,波在地下不同的地方再返回來,然后進行數(shù)據(jù)處理,所以首先就需要炸藥激發(fā)地震波。1974年前后,西藏是沒有地方制造炸藥的,炸藥包括雷管都要從內(nèi)地拉進去。這個問題使我相當發(fā)愁,到成都之后,我就闖了一下成都軍區(qū)。有一位干部,好像是個參謀,接待了我。我就給他講了我們?nèi)蝿?wù)的來龍去脈和面臨的困難,是來求助的!部隊的同志非常熱情,非常愿意幫我們完成這個任務(wù)。但是他們說,你要到北京總參謀部,讓總部給我們一個命令。我們回京后就通過科學院到總參辦了一個函給成都軍區(qū)。成都軍區(qū)二話沒說就派了一個連,拉了60噸炸藥進藏。從內(nèi)地到青藏高原,山高、路險、路遠,當時的經(jīng)濟條件和政治條件都不是很好,運送60噸炸藥的困難是可想而知的。部隊的指導員和連長親自帶隊,長途跋涉,將炸藥安全送到了拉薩。他們一分錢都不取,衣食住行也不要我們管。我們過意不去,和他們管政治的領(lǐng)導商量,給部隊同志一點喝水的錢,他們也不要!因為部隊是把給我們拉炸藥作為一項國家任務(wù)來完成的。

        到了拉薩,成都軍區(qū)又給我們找好了存放炸藥的炸藥庫。60噸炸藥,出點問題可不得了呀。是什么概念呢?炸一棟樓只要幾十公斤TNT(烈性炸藥)就夠了。

        1975年5月我們剛到拉薩時,住在拉薩的第三招待所,西藏軍區(qū)的作戰(zhàn)部部長馬上就來招待所看望我們。后來我才了解到,他是我領(lǐng)進藏的那些年輕人里頭一位叫田東生的叔叔。田部長后來到濟南軍區(qū)當副司令去了。他對我們問寒問暖,問我們需要什么。我們需要1∶50000的地形圖定位,因為那時還沒有GPS,田部長一口答應(yīng):“從作戰(zhàn)部取?!?/p>

        炸藥問題解決了,又遇到了怎樣起爆激發(fā)地震波場的難題。青藏高原的湖水為冰雪融化水,溫度很低,當時設(shè)計的激發(fā)方式為水底整體一次爆炸,以形成“點源”激發(fā)地震波場。因為沿該剖面各爆炸點的炸藥量為3~15噸不等,整體炸藥要形成瞬時同步齊炸,又要求組合而成的巨型藥包不透水,而且還要引出雷管,在湖里水底進行爆炸,我們所里這幾個書生,誰能擔任得了這個任務(wù)??!所以我們就跟西藏軍區(qū)說,我們在湖里爆炸需要舟橋、工兵,西藏軍區(qū)領(lǐng)導滿口答應(yīng),撥給了我們一個舟橋連、一個工兵排、一個通訊班,而且湖里爆炸完全是部隊操作,一分錢都不取。

        當時炸藥包要人工裝到塑料口袋里,然后捆綁閉口,再用舟橋運到湖中間,再慢慢沉入水底,這些都是工兵來做。舟橋連在湖上架起舟橋,把炸藥裝在沖鋒舟上,工兵再去把雷管安好,通電流起炸。我們在羊卓雍措(藏語把“湖”叫“措”)用了6噸炸藥,納木措用了15噸炸藥,取得了來自地球深處100公里以內(nèi)不同界面的地震波場的信息。沒有舟橋部隊,沒有工兵幫助是根本不行的。

        我在西藏進行野外實驗工作,高原反應(yīng)都很厲害。有一次我到羊卓雍措去,給我開車的是一藏族司機。我們到了羊卓雍措后,天色已晚,那里是一個爆炸地點,海拔4600米。晚上我睡覺時他不讓我脫衣服。他說白天我聽你的,晚上你聽我的;他還不讓我躺下睡覺,用被子和衣服把我的背墊得很高,讓我靠在被子上,他才去睡覺。第二天有人問他為什么,他說你們漢人不適應(yīng)高原,有些人睡覺,就在這個海拔高的地方睡過去了。特別是頭一兩天不能躺下睡覺,年紀大一點的人更不能躺下睡覺,至少要適應(yīng)幾天,慢慢就好了。這使我不僅非常感激,也更加堅定了要為西藏人民和西藏建設(shè)做貢獻的信念。

        第一次在羊卓雍措爆炸就收到良好記錄,方毅副總理親自打電報向我們祝賀。我們從拉薩回到北京之后,方毅副總理還接見了我們部分科考隊員。當時國務(wù)院總理是華國鋒,還給我們這次青藏高原科學考察的同志們發(fā)了一個國務(wù)院的嘉獎令!這些在精神上都給了我們很大的鼓勵,所以我們再苦也不覺得苦,只想怎么取得可靠的深部信息,以揭示青藏高原形成的奧秘,為國爭光。

        開創(chuàng)國際合作的新局面

        1980年在中國召開了青藏高原國際科學討論會。在這次國際會議上,地球物理所做了兩個大會報告,一個是我,另一個是國家地震局的環(huán)文林同志。在分會場上我們有二十幾個報告。美國科學家皮特·莫爾納到來之后,首先問我,滕先生,請你快告訴我青藏高原上地幔頂部的速度是多少。我告訴他是8.15±0.05公里/秒,他當場就高興得跳起來了。因為這是在青藏高原取得的第一個數(shù)據(jù)。意大利底里亞斯特大學有一位科學家叫馬魯西,這個大學在地球物理研究方面在世界上是很有名氣的,那里有一個世界地球物理研究中心。馬魯西教授聽完報告之后對我說,你們做了這么多工作,我真沒有想到,你們確實第一次開辟了對青藏高原的地球物理研究,為世界地球科學研究做出了重要貢獻。

        為什么國際上的科學家們都對青藏高原研究這樣重視呢?我想主要是因為青藏高原研究可深化對地球本體的認識,對全球大陸動力學研究,也至關(guān)重要。在全球整個動力環(huán)境中,為什么在中國形成了這樣高的一個高原,高出海平面達八九公里?又為什么在那樣低的南海,馬里亞納海溝向下延伸十幾公里呢?而這一高一低可以說是世界上中、新生代以來最為壯觀的地質(zhì)事件,所以在青藏高原科學會議上來了十幾個國家的科學家,還都紛紛要求與中國合作。

        最先開始合作的是法國,這個可能跟政治有關(guān),因為法國是第一個與中國正式建交的西方大國。在開國際會議的前夕,法國人搶先一步,較早地與中國官方提出合作的要求,并達成了意向。中法合作期間我曾兩次到巴黎談判,我是地球物理學方面的學術(shù)代表之一,這已是20世紀80年代之后的事情了。

        青藏高原科學討論會之后很快實施了中法合作考察。在共同合作進程中發(fā)現(xiàn),我們的硬件水平當時不如法國,他們的儀器比較好,但是理論研究上我們并不比他們差。法國人派了不少科學家來華,也帶來了不少儀器設(shè)備到青藏高原去觀測。

        這對于我們國家有兩個好處,一是他們給我們留下了部分儀器,我們后來又進行仿制,從那以后觀測的儀器條件就有了很大改善。二是為我們培養(yǎng)了一些人。但是后來法國人卻搶先發(fā)表了成果,雖然也掛上了中國人的名字。為此,我們覺得必須盡快地發(fā)表一批文章,于是在1985年出版了一本《地球物理》專輯,專門討論青藏高原的地球物理成果,共有十幾篇文章,在國內(nèi)外的影響還是不錯的。

        中法合作結(jié)束以后,德國人、英國人、美國人、日本人也都進來了。因為大家都認識到青藏高原對地球物理來說是一個很關(guān)鍵的地區(qū),很多現(xiàn)象不是從地表的現(xiàn)象可以解釋得了的,而要從地球內(nèi)部力系的作用,從地球內(nèi)部物質(zhì)和能量的交換來解釋,是地球內(nèi)部物理力學作用過程起主導的動力機制造成的。應(yīng)該說,我們自己對青藏高原科學考察和中法等國際合作,不僅使各國地球物理學界比較了解了我們的工作,而且對我們的成果引用也很多、很廣,讓我們的青藏高原地球物理研究在世界上占有了一席之地。

        奉獻青春甚至犧牲生命

        我們在西藏遇到的第一個災難是犧牲了一位同志。我們在很多地方都設(shè)置了地震臺,在亞東也設(shè)了一個長時間的天然地震觀測的地震臺。亞東有一個部隊的團部,觀測的同志就住在兵站里。因為我們這個臺站在冬天也要記錄,也要派人看守,不能停機,可以說當時就沒有比這個團部更好的住地了。我們燒的柴火、吃的東西全是部隊的。我們駐在這里的幾位同志總是不落忍,想為這個兵站做一點貢獻。那時燒柴火要去撿,正好趕上雅魯藏布江的上游漂下來很多樹干,我們有一位同志叫梁家慶,就去撈水里的木柴。他站在岸邊的一塊長滿了青苔的石頭上,腳一滑,就掉進水里,被沖走了。這可急壞了大家。在附近水域怎么找也找不到,發(fā)動很多人到遠處去找也不見蹤影。第二年開春,看見了他的遺體,就掛在他滑下去的附近地帶水里的亂樹枝中間,尸體已經(jīng)腐爛了。想起這件事,我就要掉淚,非常難過。

        有一次我們在一個湖里爆炸,我不記得是羊卓雍措還是普莫雍措了,幾噸重的巨型炸藥包已經(jīng)沉到湖底去了,可是起爆的時候出了一點問題,這個炸藥包已經(jīng)點火但是沒有起爆,是什么原因搞不清楚,必須跳進水里去檢查和排除故障,那是相當危險的。當然也可以有第二個方法,就是把炸藥包裝上雷管爆炸報廢,可這是國家的財產(chǎn)呀!有一位同志叫賴明慧,是專門負責儀器硬件的,負責爆炸點的零時記錄和指揮工作。他第一個跳下水去,水深至少有幾十米,而且湖水是雪融化的水,可冰了!但當時那個情況很緊急,他顧不得水有多深多冷了。后來解放軍戰(zhàn)士也都跟著他跳了下去。賴明慧下去后發(fā)現(xiàn)是接觸不良,排除了故障。后來我推薦他得了竺可楨獎。當時這個獎一開始要給我,我說這個獎要給有突出貢獻的人,真正是闖過來的人,所以一定要給他。

        那時在西藏的工作條件、生活條件都很艱苦,在湖邊這些爆炸點的同志問我,能不能買點兒酒給下到湖水里去的同志,在下湖之前喝一點暖暖身子。我當然要答應(yīng)了,但那時像這種情況就很特殊了。

        1998年,我們室要在青藏高原做大地地磁測深的測量,野外需要錢。因為要跑野外,就在西寧租了科學院一個單位的一輛吉普車,派兩個人進去送錢。一位同志是于桂生,他是準備培養(yǎng)作為野外施工總指揮接班人的,還有一位博士生,在過唐古拉山的時候,當時下了點小雨,在一個較為平坦的地方翻了車。這兩位同志當場就犧牲了!令人悲痛至極!

        搞科學研究要付出這么巨大的代價,不僅是要流汗,要奉獻青春,還要流血,甚至犧牲生命。我們在談青藏高原的地球物理考察,特別是在談到成果的時候,一樁樁往事就會涌上心頭,這是我們永遠都不能忘記的悲痛……因為我們所取得的大量成果和發(fā)現(xiàn)中,都凝結(jié)著戰(zhàn)友們的血和汗。

        青藏高原科考奠定了中國在國際上的話語權(quán)

        我們青藏高原考察隊地球物理分隊在科學上取得了哪些成果呢?我想只能綜合起來很簡單地說一下梗概吧。

        先說說早期的。一個是重力均衡問題。1905年的時候,有一個美國的科學家叫艾瑞,是非常著名的重力學家,是重力均衡補償學說的創(chuàng)始人。他提出來在喜馬拉雅山地帶,重力是均衡的。通俗一點說就是有多高的山下面就有多深的根。因此我們就布置了重力場的測量,重力測量的目的就是要看看它到底是均衡的還是不均衡的。換句話說,就是看喜馬拉雅山系還活動不活動。我們的觀測實驗得出一個很有意思的結(jié)論:喜馬拉雅山?jīng)]有山根,而且從喜馬拉雅山往南一直到加德滿都地區(qū),重力均衡異常達到120毫伽(mGal),說明重力是不均衡的。從加德滿都穿過恒河平原,然后越過喜馬拉雅山造山帶,再到我們的雅魯藏布江,重力才真正的均衡,才趨于零值了,而在其間的整個地帶都是不均衡的。喜馬拉雅山脈還在升起,深部物質(zhì)還在運動。應(yīng)該說,我們在重力方面的這一發(fā)現(xiàn)和學術(shù)成果是非常重要的。

        另外我們做了大地地磁測深。通過這一研究我們發(fā)現(xiàn)從地殼到地幔,100~200公里深度范圍內(nèi),發(fā)現(xiàn)了電阻率很低的低阻層,而且這個低阻層分布又是不均勻的。這就是說,在殼、幔深處還有物質(zhì)在熔融或半熔融,因為這些物質(zhì)是比較軟的。通過人工源地震探測還發(fā)現(xiàn),在印度洋板塊向北運移的時候,塊體在北部力系作用下向南運動。所以說在青藏高原的南、北兩側(cè)形成一對相互擠壓的作用力,因此迫使高原向上升起。

        綜合來說,我們覺得印度板塊和歐亞板塊之間的陸——陸碰撞不是一條線,而是從恒河平原的北緣跨過喜馬拉雅造山帶,一直到雅魯藏布江。在這寬500公里左右的區(qū)間是兩大板塊的碰撞擠壓的過渡帶,而不是一條簡單的縫合線。這應(yīng)當是我們首先發(fā)現(xiàn)和提出來的!

        青藏高原地殼是巨厚的,有70公里左右,但是巖石圈卻是相對較薄的,100多公里厚;地殼在華北地區(qū)的厚度是35~40公里,一般巖石圈的厚度也只有80~90公里。相對來說,青藏高原是薄巖石圈。很多年以前,有個美國人叫福爾摩斯,他認為青藏高原的地殼是兩個地殼加在一起造成的,我們做了實際觀測和一系列反演的計算工作,取得了第一手數(shù)據(jù),證明了他的這一想法是不對的。這里就是一個完整的地殼,而且是正常的地殼速度層序。首次在青藏高原發(fā)現(xiàn)的這一結(jié)果一直到現(xiàn)在仍“穩(wěn)如泰山”,應(yīng)該說在全球范圍都達成了共識。我們所發(fā)表的文章在世界上引用率是很高的。

        過去人們認為,地球深處(500~2000米)與國民經(jīng)濟好似沒什么關(guān)系。這是一種誤解。最近我通過研究提出金屬礦產(chǎn)的第二深度空間找礦勘探與開發(fā)的新理念(以前只是在0~500米這一空間找礦勘探);油氣勘探也必須向深部發(fā)展。今后鉆井必須在5000~10000米的深度空間進行。

        青藏高原的地球物理研究工作在我整個的科學生涯里,是占到很大比重的。在研究中,我發(fā)表的第一篇文章就是以地球物理場和深部殼、幔結(jié)構(gòu)的視野對青藏高原深部的認識,提出了印度板塊與歐亞板塊碰控—擠壓雙層楔板模型。在我發(fā)表的200多篇論文中,有1/3以上的文章都是有關(guān)青藏高原深部物質(zhì)與能量的交換、深層過程和地球動力學響應(yīng)方面的。至此我最想感謝與我一起長期艱苦戰(zhàn)斗并且多年支持我、幫助我潛心于青藏高原地球物理研究的每一位朋友、同事、學生和親人!特別要向在青藏高原地球物理研究中得過病、落下殘疾、受過傷和已離開了我們的戰(zhàn)友們致以崇高的敬禮!

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