2024 年 6 月 21 日，中國地質(zhì)調(diào)查局自然資源實(shí)物地質(zhì)資料中心高級工程師高建偉在科普中國星空講壇“科學(xué)報國正當(dāng)時”主題場帶來演講《學(xué)習(xí)地質(zhì)，是不是就是與深山為伴？》。

以下是高建偉的演講節(jié)選：

傳統(tǒng)的地質(zhì)學(xué)，研究對象就是我們賴以生存的地球，而且只是地球表層，包括地殼的淺部及我們的水圈、巖石圈、生物圈等外部圈層。

現(xiàn)在，隨著科技不斷進(jìn)步，我們的研究對象也在逐步擴(kuò)展，主要是三個方向：上天、入地、下海，分別對應(yīng)著我們的深地、深海和深空。

地質(zhì)學(xué)兩大任務(wù)

我們地質(zhì)學(xué)主要是兩大任務(wù)，第一方面呢就是滿足人類的生存發(fā)展，第二方面就是探索人類的未知。

地質(zhì)學(xué)主要有兩大任務(wù)，第一是滿足人類的生存發(fā)展，第二方面就是探索人類的未知。

先說滿足人類生存發(fā)展方面，有這么幾件事需要做：第一件也是最重要的一件，就是指導(dǎo)人們尋找礦產(chǎn)資源；第二件是指導(dǎo)城市建設(shè)；第三件就是抵御自然災(zāi)害；第四件是研究地質(zhì)環(huán)境，可以保護(hù)人類的健康。

另一大任務(wù)，就是探索人類的未知。主要是三個方向：深海、深地、深空。

首先就是深空。我們現(xiàn)在可以借助高科技手段開展太陽系中的行星地質(zhì)的研究，探索宇宙的未知。

第二就是深海。同樣是借助高科技手段，比如深潛器，去開展深海探測，了解海洋中未知的秘密。

第三就是深地探測?，F(xiàn)在地質(zhì)學(xué)上還有很多未解之謎，比如地球生命的起源問題，比如地球歷史上發(fā)生過的五次大滅絕事件的成因，還有地球的地殼和地幔中間的莫霍面究竟長什么樣等等，這些問題我們都想去探索看看，所以要開展深地探測。

海洋中的地質(zhì)奧秘

要走進(jìn)深海，有三種方法。第一種是通過深潛器，我們可以坐著深潛器直接到深海底下去探索；第二種是通過地球物理探測船，通過地球物理的方法了解海洋內(nèi)部；第三就是大洋鉆探船，比如圖中這條“夢想”號大洋鉆探船，是我們中國地質(zhì)調(diào)查局剛剛建造的，就是為了在深海中打鉆，在船上向下在海底打一個孔，把大洋深部的巖石帶上來供我們研究。

深海中有很多奧妙。比如板塊運(yùn)動學(xué)說的三部曲，分別是大陸漂移學(xué)說、海底擴(kuò)張學(xué)說和板塊運(yùn)動學(xué)說。

最初，魏格納提出了大陸漂移學(xué)說。當(dāng)時他在病床上發(fā)現(xiàn)，地圖上很多大洲可以拼在一起，于是想，這些陸地是不是原本在一起，之后在某種力的作用下才變成現(xiàn)在這樣。他就去尋找了大量證據(jù)，包括古生物化石的證據(jù)、冰川的證據(jù)和構(gòu)造的證據(jù)，之后提出了大陸漂移學(xué)說。

提出大陸漂移學(xué)說后，魏格納受到了很多人的質(zhì)疑，為什么呢？因?yàn)樗麤]有解決一個問題：是什么樣的力的作用才能讓一塊完整陸地裂解到現(xiàn)在這個樣子？他沒能解決這個問題。

隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，這個問題在海洋中得到了答案。

首先是哈雷·赫斯（Harry Hess）通過聲吶技術(shù)繪制了海底地形圖，發(fā)現(xiàn)大洋深部有洋中脊。之后，人們大洋中脊兩側(cè)打了很多鉆，鉆取了巖石樣品，就是玄武巖。再之后，人們利用同位素技術(shù)測定這個玄武巖的年齡，發(fā)現(xiàn)了一個很好玩的現(xiàn)象：大洋中側(cè)兩側(cè)玄武巖的年齡在逐漸變老，這就證明了海底擴(kuò)張學(xué)說。海底擴(kuò)張學(xué)說認(rèn)為，在洋中脊這個地方有大量的地幔對流，洋中脊就是一個巖漿上升的地方，巖漿上升之后，這個驅(qū)動力就驅(qū)動著大洋離散，兩側(cè)的洋殼向兩側(cè)開始運(yùn)動。也就是說，魏格納沒能解決的那個“驅(qū)動力”問題的答案，在大洋深部找到了。

之后，地質(zhì)學(xué)家就提出了板塊運(yùn)動學(xué)說，認(rèn)為整個地球分六大板塊，板塊跟板塊之間有的是匯聚、有的是離散，匯聚的時候會碰撞造山、滄海桑田，離散的時候大陸會裂解，海水會匯聚成海洋，周而復(fù)始。這就是從海洋中得到的一個非常重要的成果。

深空探測和地質(zhì)學(xué)家有什么關(guān)系？

隨著各類航天器等高科技手段的發(fā)展，地質(zhì)學(xué)也開始進(jìn)行了深空的部分探索。

工作人員從嫦娥五號返回艙取出月壤樣品

比如，兩年前嫦娥五號就已經(jīng)帶回來了一批月壤樣品，通過研究這些樣品，也產(chǎn)生了很多重要的成果。

舉個例子，之前，通過研究阿波羅帶回的樣品，國外的地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為月球在30億年前已經(jīng)沒有巖漿活動了，變成了一個死亡的星球。而中國的地質(zhì)學(xué)家通過對采集的月球玄武巖樣品進(jìn)行分析測試，認(rèn)為月球大概在20億前還有巖漿活動，這就是一個重大的突破和發(fā)現(xiàn)。

向地球深部進(jìn)軍

深地，就是向地球深部進(jìn)軍，進(jìn)行深部探測。

我們有兩種手段。

一種是地球物理的方法，屬于比較間接的方法。簡單說，地球物理學(xué)就是用地球物理的方法來探索地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，包括各種異常。它的主要方式包括重力、磁法、電法、地震等。

舉個例子，地質(zhì)學(xué)家可以利用地震來研究地球的結(jié)構(gòu)，通過接收地球上一些大的地震的地震波速度，地質(zhì)學(xué)家地球分為三個圈層：地殼、地幔和地核。之后，地質(zhì)學(xué)家又提出來，地球內(nèi)部并不是都是剛性的，不都是石頭，而是在上地幔有一層軟流圈，有點(diǎn)類似我們吃的疙瘩湯，是一種能流動、但是里邊不全是液態(tài)的軟流層。

第二種，就是科學(xué)鉆探，是比較直接的方法。說白了，就是在地表向地下深入挖個洞，能挖多深就挖多深?，F(xiàn)在世界上打的最深的一口科學(xué)鉆探井，在科拉半島，深度達(dá)到了一萬兩千多米。

1996年，國際上成立了一個“大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃”，在這個科學(xué)鉆探計(jì)劃下，中國陸續(xù)打了三口科學(xué)鉆探井，分別是中國東海的大陸科學(xué)鉆探井、青海湖的大陸科學(xué)鉆探井，還有松遼盆地的科學(xué)鉆探井。

現(xiàn)在，中國現(xiàn)在打得最深的一口井，并不在上面這三口井中，而是正在實(shí)施的塔科1井，它現(xiàn)在還在實(shí)施，深度已經(jīng)打到了一萬多米了。

塔科1井施工現(xiàn)場

另外，還有松遼盆地的松科二井，打到了7018米。為什么要打這個松科二井呢？有兩個目的。

第一，看一下松遼盆地的深部是不是還有油氣資源，因?yàn)槭褪遣豢稍偕Y源，我們要向地球深部要資源。

第二，還原一下地球的氣侯。地質(zhì)學(xué)有一種方法叫“將今論古”，還有一種方法叫“以古論今、論未來”——這個就屬于“以古論今、論未來”，通過研究松遼盆地的古環(huán)境、古氣侯，預(yù)測地球現(xiàn)在乃至未來的氣侯變化。

在松科二井獲取的巖心非常珍貴，7000多米的深度，地質(zhì)學(xué)家對每一層、每一厘米的巖心都開展了分析測試，還原了松遼盆地當(dāng)時的古環(huán)境和古氣侯，并且提出了小行星滅絕的一個新證據(jù)。

是什么新證據(jù)呢？

傳統(tǒng)的說法認(rèn)為恐龍滅絕的原因是小行星撞擊，但是，通過對松科二井的研究，中國地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為，在小行星撞擊之前，松遼盆地的環(huán)境和氣侯已經(jīng)非常惡劣，當(dāng)時空氣里的二氧化碳濃度非常高，已經(jīng)有生物死亡或滅絕，而后到了白堊紀(jì)末期，小行星撞擊之后，大量生物死亡滅絕。所以，現(xiàn)在的科學(xué)家認(rèn)為，恐龍滅絕是多成因的，是在火山、小行星撞擊共同的作用下，才使恐龍進(jìn)一步滅絕的。

作者丨高建偉 科普作家中國地質(zhì)調(diào)查局自然資源實(shí)物地質(zhì)資料中心高級工程師