地球深部探测国际发展与我国现状综述

探测人类居住的地球内部的结构和组成是地质学家和地球物理学家共同的奋斗目标。本文介绍了上世纪70年代以来世界主要国家的国际地球探测计划的主要内容,包括美国大陆反射地震探测计划(COCORP)、地球透镜计划(EarthScope),欧洲地球探测计划(EUROPROBE)、德国大陆反射地震计划(DEKORP)、英国反射地震计划(BIRPS)、意大利地壳探测计划(CROP)、瑞士地壳探测计划(NRP20),俄罗斯深部探测计划,加拿大岩石圈探测计划(LITHOPROBE),澳大利亚四维地球动力学计划(AGCRC)、澳大利亚玻璃地球计划(Glass-Earth)和澳大利亚地球探测计划(AuScope),简要概括了国际地球探测计划的成果,回顾了我国地球深部探测的历史与工作基础,简要论述了我国开展地壳探测计划的必要性,并介绍了近期启动的国家科学专项"深部探测技术与实验研究"的目标与"两网、两区、四带、多点"的工作部署,展望了我国地球深部探测发展的未来。     

我国深部探测技术与实验研究与国际同步

深部探测技术与实验研究专项(SinoProbe,2008—2012)是我国历史上实施的规模最大的地球深部探测计划。专项成功实现了技术创新与重大科学发现的并举,完成了6000km深地震反射剖面,使我国进入国际深部探测大国的行列。专项建立了全国大地电磁参数网和地球化学基准网,实施的6口科学钻探获得重要发现,实现矿集区立体探测,关键地区地应力监测、岩石圈动力学模拟、大陆地壳结构与演化研究取得长足进展,探测仪器装备研制取得重要突破。专项被认为是我国由地质大国向地质强国转变的标志性重大地学计划,在世界地球科学领域具有很强的影响力,具有经济社会意义巨大创新价值,在大科学计划组织实施方面做了有益的探索,为实施"地壳探测工程"重大科技专项奠定了坚实基础。专项被两院院士评为"2011年度中国十大科技进展新闻"。"深部探测技术与实验研究专项与国际同步",获得中国地质科学院2012年度十大科技进展的特别进展。     

中美地球深部探测工作进展与对比

地球深部探测是了解地球深部构造、物质成分分布及演化规律的重要手段。美国是世界上地球深部探测工作开展较先进的国家。为充分了解中国和美国在地球深部探测领域的发展水平和存在差距,介绍了中国和美国地球深部探测工作的开展情况,对中美两国的深部探测工作进行了详细对比与研究,发现中国的地震探测程度较浅、探测精度较低、实验数据量较少、资金投入较低,总体探测水平与美国存在明显差距,但中国深部探测工作的力度正在不断加大,在地球化学、大地电磁测量、科学钻探等方面逐渐形成了自己的优势领域。在分析对比中美地球深部探测进展的基础上,提出了加大深部地震探测力度、增加科学钻井的数量、建立单独的野外观测与数据管理基地等建议。     

试论月球科学与类地行星研究的学科属性

我国月球探测一期工程获国家批准立项和“嫦娥一号”卫星成功发射及运行这一历史性事件标志着我国已继人造地球卫星、载人航天阶段之后,开始进入人类航天活动的第三领域——深空探测。无疑此时探讨人类这一伟大社会实践活动的自然科学意义,特别是深空探测对象的科学内涵具有重要的现实意义。随着相关技术的开发、创新和成熟,工作重点将逐渐转移到深空探测对象本身的科学研究上来,即认识地球之外的行星体以及更深刻地重新审视地球。本文讨论了现阶段深空探测对象——月球及类地行星的基本物质属性,回顾美国和前苏联两国探月计划实施历史的启示,Apollo计划的演变．科学内容的纳入及宇航员地学素养的要求,Apollo登月计划的实施对月球科学本身的促进,以及对20世纪地球科学发展、人才队伍建设和分析技术进步等的重大影响,总结了前苏联探月计划的成败及其教训,并对我国月球探测工程立项历史等方面进行了分析。在此基础上,论述了月球科学及类地行星研究的地球科学属性,并强调指出地球科学家应将月球及整个类地行星研究纳入到地球系统科学的框架之中。     

IODP337、338、339航次开始召集船上科学家

由日本深部地球探测中心(CDEX)负责实施的IODP337、338航次和美国USIO负责实施的IODP339航次目前开始召集船上科学家。IODP337航次预计于2011年3~5月在日本下北(Shimokita)岸外执行。航次计划在C9001孔(2006年地球号试航钻孔)继续钻探至始新统褐色煤层并取芯。航次的主要科学目标是研究深部煤层形成的地     

全球矿床数据库建设现状、应用与展望

基于大数据和人工智能技术的数据驱动科学范式推动地球科学研究发生了变革。作为地球科学的重要分支,现代矿床学经历了百余年的发展,已经积累了海量的数据资料,这些数据的流通和共享是发挥其资源价值的关键。文章介绍了中国“地质云”与全球矿产资源储量动态评估数据库、澳大利亚深部地球探测计划AuScope、美国矿产资源在线空间数据库、国际经济地质学家学会(SEG)Geofacets数据库、美国标准普尔公司SNL Metals&Mining数据库等国际主要矿床数据库的情况;同时,列举了应用大数据思维和人工智能方法在区域成矿规律、矿床成因机制、矿床类型判别、资源潜力评价、战略咨询等方面取得的若干重要进展。文章提出,未来在深时数字地球国际大科学计划的平台下,整合全球海量矿床数据,建设开放、共享、统一的矿床大数据平台势在必行。     

中国地球深部探测专项在美举行专场新闻发布会

正2013年12月9日,美国地球物理年会(AGU)新闻中心举行了中国地球深部探测专项(SinoProbe)专场新闻发布会——"SinoProbe:一个前所未有的洞察地球最大大陆的科学计划"(SinoProbe:An Unprecedented View Insight Earth’s Largest Continent)。美国地球物理学会是世界上最著名的地球科学学会之一,每年的秋季年会规模均达到2万人左右,成为世界上规模最大、层次最高的地学交流会。而在美国地球物理学会年会上举行中国科研项目的新闻发布会还是第一次。     

SinoProbe——中国深部探测实验

在人类向太空发展,实施新一轮太空计划,中国“神舟7号”载人航天飞船、“嫦娥”探月工程圆满成功之时,中国地球科学家不得不面对这样一个现实：对人类赖以生存的地球内部了解的太少,直接钻探深度只有12 km,涉及的仅仅是地球的表皮。可谓上天不易,“入地”更难。地球是人类居住的唯一场所,为人类提供了生命必需的粮食、水,和生活必须能源和矿产资源;同时也常给人类带来诸如火山、地震、海啸等灾难。通过深部探测,了解地下的物质、结构和动力学过程,不仅是人类探求自然奥秘的追求,更是人类汲取资源、保障自身安全的基本需要。近百年来,各国的地球科学家一直不断地进行探索,我国科学家也意识到必须开展中国的地球深部探测计划,才能解决面临的重大资源环境问题,才能全面实现地球科学的创新和发展。最近,国家启动“深部探测技术与实验研究”专项（英文简写SinoProbe）,标志了我国地球科学的深部探测计划拉开帷幕。该专项（2008~2012）年总体任务是,为全面开展我国地壳探测工程做好关键技术准备,解决关键探测技术难点与核心技术集成,形成对固体地球层圈立体探测技术体系;在不同自然景观、复杂矿集区、含油气盆地深层、重大地质灾害区等关键地带进行试验、示范,形成若干深部探测实验基地;解决急迫的重大地质科学难题,部署实验任务;实现深部数据融合与共享,建立深部数据管理系统;积聚、培养优秀人才,形成若干技术体系的研究团队。     

“地球空间双星探测计划”及其与全球环境变化的关系

本文论述了“地球空间双星探测计划”(简称双星计划)及其与全球环境变化的关系。地球空间双星探测计划包括两颗小卫星,分别运行于目前国际上地球空间探测卫星尚未覆盖的近地赤道区和近地极区。双星计划的主要科学目标是用高分辨率的仪器在近地空间的主要活动区探测场和粒子的时空变化;研究磁层空间暴(磁层亚暴、磁暴和磁层粒子暴)的触发机制及其对太阳活动和行星际扰动的响应过程;建立地球空间环境的动态模式。为了实现科学目标,赤道区卫星和极区卫星上各载有8台探测仪器。近地赤道区卫星的轨道是:近地点550km左右,远地点60000km左右,倾角约28.5°;近地极区卫星的轨道是:近地点700km,远地点40000km,倾角约90°。为了使双星计划与欧洲空间局ClusterII卫星相配合,赤道区卫星计划于2003年6月发射,极区卫星计划于2003年12月发射。双星计划与ClusterII卫星相配合,可形成地球空间6点探测计划,这将成为21世纪初国际上重要的地球空间探测计划。本文概要讨论了双星计划与地球系统各圈层的关系,包括与大气圈、生物圈、地球内部各圈层及全球环境变化的关系。     

地球深部探测关键技术装备研发现状及趋势

地球深部探测技术装备为实施国家地壳探测工程战略计划、揭示地球深部奥秘提供技术保障,其发展水平将决定在辽阔的国土和海洋区域大面积、大深度获取数据和信息的能力。瞄准国际前沿装备技术,从国家高科技发展战略出发,针对复杂地质环境的探测能力和效率,自主研发深部探测仪器装备。基于研究现状和基础,从6个关键技术开展工作,分阶段落实探测工程战略计划,迅速提升整体技术水平。通过跨部门联合建设研发基地、汇集优秀人才、培训人员,引进、消化、吸收国外高端产品技术,加速完善自主创新、产学研用相结合的发展模式,迅速改变我国深探仪器装备长期依赖进口局面,在较短时期内完成从起步到成熟阶段的跨越式发展。     

美国大尺度综合环境观测站网计划介绍及其相关研究

大尺度综合环境观测站网(CLEOs) 是研究大尺度流域水资源环境问题的国家观测站网计划,是美国国家科学基金委员会正在策划的前瞻性、基础性的战略部署之一。强调在实验观测网的基础上、实现在流域尺度学科的综合与集成,寻求水问题解决方案。通过全面介绍该计划的背景、设计框架、核心和实施步骤,结合我国流域尺度水文水资源研究现状,指出我国在西北内陆河流域建立大尺度综合环境观站网的可能性。     

国际大陆科学钻探（ICDP）进展

直接进入地球内部观察研究地球的成分、结构构造和各种地质作用是人类的长期梦想,就目前人类的科学技术条件,人们还不可能直接钻入地下进行实地取样与观察。科学钻探是获取地球深部物质、了解地球内部信息的最直接、最有效、最可靠的方法。国际大陆科学钻探计划成立以来,已经在许多领域取得了重要成果,发表了大量的文章。本文对科学钻探的发展过程、大陆科学钻探的意义、国际大陆科学钻探委员会成立的背景与建立过程、组织结构、立项程序、立项准则以及研究领域做了简要概述。对国际大陆科学钻探近年来在气候变化与全球环境、陨石撞击坑及撞击过程研究、地球生物圈、火山系统和热流机制、地幔柱和大洋裂谷、活动断裂、汇聚板块边界和碰撞带、自然资源等主要研究领域的重要进展做了综述,重点介绍了日本的云仙火山钻探项目、美国夏威夷火山科学钻探和圣安德列斯断裂深部观测计划的主要进展。概括和总结了中国实施的3个国际大陆科学钻探项目所取得的成果进展和中国的大陆科学钻探事业近期的主要活动。     

科学家董树文表示我国深部探测具有后发优势

《中国矿业报》消息（2013-12-19）我国地球深部探测专项专场新闻发布会近日在美国地球物理年会新闻中心举行。该专项首席科学家董树文研究员在回答美国记者的提问时表示：“中国的深部探测专项仍然在学习美国等先进国家的经验,而且进口美国的探测仪器,这是实情,但是,中国组织了多学科联合探测的模式,这与美国是不同的,具有集成优势和后发优势。”     

澳大利亚地球探测计划研究进展

AuScope计划是澳大利亚2007年启动的新一轮的地球探测计划, 其目标是在澳大利亚建立一个从时间到空间, 从地壳到地核, 从地球空间到地质科学范畴内的世界级的研究架构, 包括数据采集、管理、建模和模拟等。在2007年启动以来, 澳大利亚NCRIS资助4280万美元, 其中1580万用来发展一个改进的地理空间参考系统, 2700万用于地球物理探测和地球化学分析。同时, 有超过7000万美元由合作投资者提供。头期赞助的计划项目已经于2011年6月完成。随后教育投资基金(Education Investment Fund)继续给予 2300万美元资助, 主要是建立一个新的澳大利亚地球物理观测系统(Australian Geophysical Observing System), 通过收集新的地表地球空间和深部探测和监测原始数据, 提供人们对澳大利亚现今地壳物理状态的更好理解认识。同时, 项目合作者后期将会在未来投入8200万美元来共同完成AGOS计划的完成。总之, AuScope计划已经超越了初期设想的研究目标, 同时在后期获得资助的AGOS研究中, 将进一步挖掘AuScope计划所获得的数据和成果认识, 并迎合我们对地球物理资源问题的解决, 研究区域主要集中于澳大利亚具有丰富资源的沉积盆地中。     

找矿技术的新进展

美国地质调查所1975年的财政年度报告叙述了地球化学和物理技术的进展情况: 发展了一项新的化探技术,用以探测由于风化作用而释放至周围环境中的金属氧化物的异常浓度。这项技术是利用河流沉积物和土壤内富含锰和铁的组分的化学分离和     

美国国家生态观测站网络(NEON)--概念、设计和进展

美国国家生态观测站网络（NEON）是一个以研究区域至大陆尺度重要环境问题的国家网络,它是由美国国家科学基金会（NSF）于2000年提出建立的。NEON的目标是通过网络式的观测、试验、研究和综合分析,阐明环境变化的成因和后果,预测环境变化的趋势并提出相应的对策。它是一个由17个区域网络组成的国家生态学研究和环境教育平台。该网络的建成,将为促进生态学的发展、人才培养以及保障美国的生物和生态安全发挥重要作用。由美国国家科学院国家研究委员会的地球与生命研究部任命的专家委员会于2003—2004年对NEON的原设计和建设方案进行了评估,充分肯定了建立NEON的必要性,但同时对原设计和建设方案提出了一些重大修改意见。新的方案建议NEON应重点关注生物多样性、物种组成与生态系统功能、生物地球化学循环的生态学影响、气候变化的生态学内涵、传染病的生态学和演化、入侵种以及土地利用和栖息地的丧失这6个美国国家层次当前所面临的最严峻的环境挑战。未来的NEON将由研究这些问题所设置的6个国家网络组成。深入研究NEON的概念、设计方案和实施计划,对于我国国家生态观测和研究网络的建设具有重要的参考意义。     

《地球科学进展》杂志投稿须知

《地球科学进展》（月刊）的主要任务是评述国内外地球科学研究新进展,介绍全球变化研究、可持续发展研究等综合性跨学科重大研究领域发展态势,报道边缘学科、交叉学科最新信息,推动高新技术在地球科学中的应用,促进地球科学与资源环境科学研究工作的发展,介绍国家自然科学基金项目选题意向,公布国家自然科学基金地球科学项目评审情况,宣传报道国家重点基础研究发展计划项目（973）、国家攀登计划、国家自然科学基金项目等地球科学领域的最新研究成果和进展。     

《地球科学进展》杂志投稿须知（2011年10月修订）

《地球科学进展》（月刊）的主要任务是评述国内外地球科学研究新进展,介绍全球变化研究、可持续发展研究等综合性跨学科重大研究领域发展态势,报道边缘学科、交叉学科最新信息,推动高新技术在地球科学中的应用,促进地球科学与资源环境科学研究工作的发展,介绍国家自然科学基金项目选题意向,公布国家自然科学基金地球科学项目评审情况,宣传报道国家重点基础研究发展计划项目（973）、国家攀登计划、国家自然科学基金项目等地球科学领域的最新研究成果和进展。     

前言

月球是地球惟一的天然卫星,是距离地球最近的天体,是人类开展深空探测的首选目标。20世纪50年代出现航天技术后,月球就成为美国和原苏联进行太空竞赛的舞台。进入20世纪90年代,月球探测迎来新的一轮高潮。除美国和俄罗斯外,有更多的国家加入,包括欧洲一些国家、日本和印度。我国于2007年10月24日成功发射嫦娥一号月球探测卫星,标志着我国已经进入世界具有独立深空探测能力的国家行列。     

前言

月球是地球惟一的天然卫星,是距离地球最近的天体,是人类开展深空探测的首选目标。20世纪50年代出现航天技术后,月球就成为美国和原苏联进行太空竞赛的舞台。进入20世纪90年代,月球探测迎来新的一轮高潮。除美国和俄罗斯外,有更多的国家加入,包括欧洲一些国家、日本和印度。我国于2007年10月24日成功发射嫦娥一号月球探测卫星,标志着我国已经进入世界具有独立深空探测能力的国家行列。