地質(zhì)調(diào)查深化拓展應重視地球物理學
—— 中國科學院院士劉光鼎研究員接受本刊專訪

地質(zhì)調(diào)查深化拓展應重視地球物理學
—— 中國科學院院士劉光鼎研究員接受本刊專訪

【編者按】

2013年1月25日下午，上海市地質(zhì)調(diào)查研究院副總工程師兼總工程師辦公室主任楊建剛教授與上海市地質(zhì)調(diào)查研究院總工程師辦公室副主任兼《上海國土資源》編輯部主任龔士良教授，專程赴中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所，拜訪了該所原所長、中國地質(zhì)大學（北京）地球物理與信息技術(shù)學院院長、中國科學院院士劉光鼎研究員，并代表《上海國土資源》期刊進行了專題訪談。

劉院士闡述了綜合地球物理學及其實踐成果，強調(diào)地質(zhì)學要與地球物理學相結(jié)合；指出地球物理是現(xiàn)代地球科學研究中的高新技術(shù)，在地質(zhì)調(diào)查深化與工作領(lǐng)域拓展，特別是在海岸帶與海洋地質(zhì)調(diào)查中，應充分重視綜合地球物理學的應用；地球物理勘探技術(shù)不僅是認識地球的重要手段，也要在資源勘查、環(huán)境保護、災害防御等事關(guān)國計民生的重大領(lǐng)域中發(fā)揮更大作用，同時也是保護海洋國土、維護海洋權(quán)益的重要技術(shù)支撐；海洋地質(zhì)的學科體系建設(shè)與完善，應將地球物理學納入其中。

地球物理學；綜合地球物理勘探；地質(zhì)調(diào)查；海洋地質(zhì)；海洋國土

doi∶10.3969/j.issn.2095-1329.2013.01.001

本 刊：劉院士您好！非常感謝您特地抽出時間接受我們的專訪。劉院士您曾指出：“地球物理是現(xiàn)代地球科學中的高技術(shù)”，可否請您對地球物理勘探技術(shù)的特點及其應用作些簡要評述？

劉院士：地球物理是一門綜合性的學科，重、磁、電、震、放射性、地熱，都是地球物理。我們搞地球物理，不僅僅是地震勘探。找石油、天然氣，只借助地震勘探不能完全解決問題；找金屬礦，用重、磁、電，而不用地震，勘探能力也會受到限制。所以我們對地球物理要有一個全面的認識。重、磁、電、震，對于巖石地層是從不同的角度來認識的。重力，是從密度角度，利用密度差；磁，是磁化率和剩余磁化強度；電，是電阻率、極化率等電性參數(shù)；地震，主要是速度。只有把這些東西都綜合起來，才能取得一個比較全面的認識，也還不敢說都認識了。所以應該搞綜合地球物理，而不是某一個地球物理。在綜合地球物理里面做了實驗以后，發(fā)現(xiàn)其中哪個或哪幾個方法有效，我們就把它拿出來做，也就是在綜合地球物理的基礎(chǔ)之上發(fā)展地球物理。這是我想說的第一層意思。

第二層意思，就是地球物理最終是想解決什么問題？還是要去解決地質(zhì)問題的。不能等著地質(zhì)學家們來認識地球物理。地質(zhì)人員的數(shù)學、物理學功底一般來說是相對比較弱的，要來學地球物理，難度不小。因此地球物理學家就必須要懂地質(zhì)，自己采集到的數(shù)據(jù)自己應該能夠進行地質(zhì)解釋。所以我們強調(diào)綜合地球物理，是地質(zhì)和地球物理的結(jié)合。

我們過去幾十年的經(jīng)驗，我總結(jié)了一下叫做“一二三多”。

“一”，就是一個原則。要以活動論為內(nèi)涵、以板塊構(gòu)造為代表的當代地質(zhì)學理論作為我們的指導原則。

“二”，是兩個關(guān)鍵。一個關(guān)鍵是巖石物性。我們過去做地球物理，對巖石物性重視不夠。巖石物性是地質(zhì)和地球物理聯(lián)系的紐帶，所以巖石物性非常關(guān)鍵。巖石物性不能不做，還要大量地去做。還有一個關(guān)鍵，就是要建立好地質(zhì)地球物理模型。從定性解釋，做到定量解釋，必須把這個模型建立得好。特別是現(xiàn)在計算機、數(shù)字化這些東西都上來了，建立模型就很重要。所以兩個關(guān)鍵是，巖石物性和建模。

“三”，就是三個結(jié)合。首先是地質(zhì)和地球物理要結(jié)合。另外一個是正演和反演要結(jié)合。因為地球物理里面的反演問題都是多解的，往往做了半天都還做不出來結(jié)果，就要借助正演模型，所以正演和反演要結(jié)合。還有一個結(jié)合，就是定性和定量結(jié)合。

“多”，是指多次反饋。多次反饋的意思就是不要一次就希望得到一個最后的結(jié)果。我們往往說“儲量多少多少”，這都說得太絕對了。咱們都學過微積分，里面有個極限、逼近的概念。不斷地逼近，這是高等數(shù)學。不要說出個數(shù)據(jù)就是最后的結(jié)果，這是在開玩笑。需要多次逼近那個正確的解答，這也符合“實踐—認識—再實踐—再認識”的認識論。

這“一二三多”是綜合地球物理的原則，這是我們20年前總結(jié)的。同濟大學的王家林老師雖然不是我的研究生，但可以說是我提出的這個綜合地球物理理論的積極踐行者，也做出了很多很好的成績。

本 刊：城市地區(qū)的資源與環(huán)境問題是約束經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的重要瓶頸。針對城市和城市化地區(qū)，地球物理勘探工作應如何進一步深化，請劉院士作些指導。

劉院士：地球物理勘探技術(shù)是認識地球的重要手段，在地球科學中始終起著先導作用；在資源勘查、環(huán)境保護、災害防御等事關(guān)國計民生的重大領(lǐng)域中的作用也極為突出。在資源勘查中，除了石油、天然氣等能源資源以外，也還包括地下水資源、地熱與淺層地溫能資源等，這在城市地質(zhì)調(diào)查中也應是個重點。城市地震安全性評價、工程地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)災害監(jiān)測與應急處治、城市地下空間的土地利用與地籍調(diào)查、生命線工程的管線探測等等方面，都離不開物探技術(shù)。

地球物理的發(fā)展包括三個方向：研究大陸漂移、海底擴張、板塊大地構(gòu)造的固體地球科學，研究沉積盆地、圈閉與儲集體特征規(guī)律的油氣地球物理，研究環(huán)境與工程地球物理的淺層地球物理工程。淺層地球物理工程有著廣泛的社會應用需求，因此近年來發(fā)展迅速。城市地區(qū)，更多地是涉及環(huán)境與工程地球物理領(lǐng)域。環(huán)境與工程地球物理的特點是研究對象的復雜性、多樣性，這需要開展針對性的研究。

你們帶給我的《上海城市地質(zhì)》、《上海地球物理勘探技術(shù)應用與發(fā)展》專著及《上海市工程建設(shè)規(guī)范：地下管線探測技術(shù)規(guī)程》等資料，都是你們單位負責編撰的，內(nèi)容很豐富，反映了上海市地質(zhì)調(diào)查研究院的工作成果，也有指導意義和實用性。

本 刊：海岸帶是經(jīng)濟最為活躍的地區(qū)，而地質(zhì)環(huán)境條件相對脆弱；海洋是國家版圖的重要組成，海洋國土的開發(fā)與管理具有重要的現(xiàn)實和戰(zhàn)略意義。劉院士您在20年前就主持編撰出版了《中國海區(qū)及鄰域地質(zhì)—地球物理系列圖集》，填補了國內(nèi)外研究空白，也為海洋國土的開發(fā)管理奠定了極為重要的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在國家實施“海保工程”，我們結(jié)合海岸帶與鄰近海域地質(zhì)調(diào)查，也投入了大量的地球物理勘探工作。請劉院士對物探成果在海岸帶地質(zhì)調(diào)查與海洋國土開發(fā)管理中的支撐作用提些工作建議。

劉院士：在上海也還涉及海岸帶地質(zhì)和海洋地質(zhì)問題?，F(xiàn)在海洋問題是非常迫切的。

我在此把中國海洋地質(zhì)的調(diào)查研究歷史簡短地說一下。開始的時候，是大地構(gòu)造學家朱夏，找了沉積學家業(yè)治錚和我，提議要開展中國的海洋地質(zhì)調(diào)查研究。我覺得這是非常重要的。以今天的眼光看，應該說是科學家站在國家的立場上，站得很高、看得很遠。1959年我們?nèi)齻€人聚到一起進行商議，并多次找李四光、何長工、曠伏兆、宋應等當時的地質(zhì)部領(lǐng)導，前后歷經(jīng)四五年時間，終于在南京建立了地質(zhì)部海洋地質(zhì)研究所。海洋地質(zhì)研究所，是朱夏在柴達木的石油地質(zhì)大隊、業(yè)治錚在長春地質(zhì)學院的海洋地質(zhì)教研室、我劉光鼎在北京地質(zhì)學院的海洋物探教研室，這三個單位成建制地調(diào)到南京組建成立的。就這樣我們這些不同專業(yè)的人員在1964年組成了海洋地質(zhì)研究所，原南京地質(zhì)學校的校長牟閔是我們當時的黨委書記兼副所長。這是中國第一個海洋地質(zhì)研究所，大家的干勁是十足的，背著行李到南京報完到，行李都不打開，背著就分赴各地：跟業(yè)治錚做海岸帶工作的，繼續(xù)坐火車直接到了溫州；搞地球物理的來到旅順，跟著我做海洋物探的工作，去做儀器設(shè)備的研究。成立海洋地質(zhì)研究所那幾年，大家干勁十足，做了大量工作，很多是開創(chuàng)性的。很可惜在1966年的“文革”時被砸了。但這也就在地質(zhì)部系統(tǒng)里留下了一支海洋地質(zhì)的隊伍，以此為基礎(chǔ)和開端，后來在上海成立了第一海洋地質(zhì)調(diào)查大隊和地質(zhì)部海洋地質(zhì)調(diào)查局，在廣州成立第二海洋地質(zhì)調(diào)查大隊和地質(zhì)部廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局。

我在1970年到1980年都在上海，擔任地質(zhì)部海洋地質(zhì)調(diào)查局副總工程師，后來調(diào)到地質(zhì)部海洋地質(zhì)司當副司長。從八十年代初期開始，我組織大家編制1：200萬的《中國海區(qū)及鄰域地質(zhì)—地球物理系列圖》，一共是9張圖，1992年編制完成。正式出版的比例尺是1：500萬，后來獲得國家自然科學二等獎。這個圖集一經(jīng)出版，聯(lián)合國就知道了，其中8幅被國際太平洋與大西洋編圖委員會采用，編入世界大洋圖集。黃巖島、釣魚島大陸架都很清楚，現(xiàn)在對外談判還要靠這個。當時聯(lián)合國的海洋法辦公室要求推選技術(shù)委員會，我是被外國學者提名推舉成為成員的。問題是當時對海洋的重要性還沒有得到充分重視，沒有把海洋放到一定的位置。之后精簡機構(gòu)要撤銷海洋地質(zhì)司，我就站出來堅決反對。中國陸地是960萬km2，海域近300萬km2，海洋國土約占陸地三分之一哪！現(xiàn)在說要從海洋大國變成海洋強國，關(guān)鍵是思想上的認識、實踐上的執(zhí)行夠不夠。我們這一代人是一輩子都撲到這個事業(yè)上了。

1989年我從地質(zhì)部調(diào)任中國科學院地球物理研究所所長，脫離海洋一線工作至今24年了，但對海洋地質(zhì)一直很關(guān)注。我有個學生叫張訓華，是青島海洋地質(zhì)研究所副所長，我就建議他抓海洋編圖，我說關(guān)鍵是要給國家做出一套圖來。海洋的問題是國家主權(quán)權(quán)益的問題，主權(quán)權(quán)益背后是資源問題，而資源尤其是以油氣能源為主。國家海洋局的工作較多側(cè)重于研究海水，我也建議他們對海底也要關(guān)注和重視。國家海洋局第二海洋研究所要成立一個重點實驗室，我就主張取名為“海底科學實驗室”，希望將海底科學研究作為發(fā)展方向與工作重點之一。

海洋地球物理在民用捕撈、軍事國防上也都有很大用處，美國Carl A. Heiland教授1938年就寫了本專著《Geophysics in War》（《戰(zhàn)爭中的地球物理學》）。所以我們要加強科學研究，要了解國內(nèi)外情況，站在國家的立場與高度上考慮問題，這很重要。

本 刊：地質(zhì)調(diào)查工作的深化拓展也有賴于地球物理學的發(fā)展與進步，請劉院士為地球物理學的學科建設(shè)與發(fā)展方向提些建議。

劉院士：我七十年代在地質(zhì)部上海海洋地質(zhì)調(diào)查局工作期間，同濟大學一直想請我去做兼職教授。當時海洋地質(zhì)調(diào)查局的書記是馮光，他原先不同意，后來還是答應了。我到同濟去的時候就有一個建議，地質(zhì)要與地球物理相結(jié)合。同濟大學后來請我當海洋地質(zhì)研究所所長，我說我是學物理的，來講授地球物理，盡管我懂得要和地質(zhì)結(jié)合，也學了不少地質(zhì)學知識，但是讓我管同濟大學的海洋地質(zhì)研究所，我知識面不夠，弄不起來。要夠怎么辦？我建議需要把朱夏院士、業(yè)治錚院士都請來。后來我們?nèi)齻€人都到了同濟擔任兼職教授并培養(yǎng)研究生，這樣才逐步把同濟大學的海洋地質(zhì)研究所及相關(guān)的專業(yè)學科建立了起來。

研究海洋地質(zhì)不開展地球物理是不行的。中國地質(zhì)大學（北京）成立海洋地質(zhì)學院、中國地質(zhì)大學（武漢）成立海洋地質(zhì)系，我就很關(guān)心這個事，到那了解了一下，發(fā)現(xiàn)都不開設(shè)地球物理課程或講座，就覺得很奇怪！我就跟北京的吳淦國校長和武漢的張錦高校長說，這可不行啊，有幾個人能鉆到海底去呢？地球物理是地學里的高科技，只有通過地球物理技術(shù)才能解決問題啊。后來我出了一招，做了12個ppt報告，我作第一講開個頭，其余的讓我的學生、廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局的陳潔研究員接下去講，效果不錯，反響很熱烈。地球物理還不被大家充分認識和重視，尤其是在海洋方面，所以請大家考慮這個問題。

Geological Survey Deepening Development Should Attach Importance to the Geophysics

Exclusive Interview with Professor LIU Guang-Ding, Member of the Chinese Academy of Sciences

Prof. LIU Guang-Ding is a member of the Chinese Academy of Sciences (CAS) and the original director of the Institute of Geology and Geophysics at CAS, and also a dean at the School of Geophysics and Information Technology at the China University of Geosciences (Beijing), and was interviewed exclusively by the Journal of Shanghai Land and Resources on the afternoon of January 25, 2013.Prof. Liu is a renowned geophysicist and marine geologist, one of the pioneers of marine geophysical prospecting, and oil and gas exploration in China, and a distinguished scientist with a global reputation who compiled the Atlas of Geology and Geophysics in China Sea Areas and Neighborhood.In this interview, Prof. Liu discusses the practical application of geophysical techniques, emphasizing the complementary aspects of geology and geophysics, and points out that recent advances in the technology used in earth sciences research and geological surveying have led to important developments in coastal and marine geology. Geophysical prospecting technology is an important means of understanding the earth, and plays a signifcant role in the felds of resources exploration, environmental protection, and the monitoring and mitigation of natural disasters, but also provides important technical support to those protecting the marine landscape and maintaining marine rights and interests. Consequently, marine geology should be incorporated into the study, teaching, and commercial use of geophysics.

geophysics; comprehensive geophysical prospecting; geology survey; marine geology; marine territory

P631

D文獻標識碼：2095-1329(2013)01-0001-04