董樹文：大地探索者

山旭+葛江濤

幾乎每個家庭都會有不銹鋼制品。加之工業(yè)和其他應(yīng)用，每年中國需要至少800萬噸鉻。

鉻可以與碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生高強(qiáng)度、高硬度、防腐蝕的金屬化合物，這就是不銹鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵。

中國的鉻礦年產(chǎn)量只有約20萬噸。在董樹文和他的項目啟動前，中國的鉻遠(yuǎn)景儲量剛剛超過1000萬噸。

站在位于中國地質(zhì)科學(xué)院大院的“深部探測技術(shù)與實驗研究”專項（以下簡稱“深部專項”）辦公室里，這位略顯疲憊的中國地科院副院長指向巨幅中國地圖的下沿：沿雅魯藏布江，也就是印度次大陸和東亞大陸碰撞的區(qū)域上，有一道漫長的紫色弧帶。

“通過‘深部專項發(fā)現(xiàn)，在這里有一個長2000多公里的地帶，鉻儲量豐富?！睂ｍ検紫茖W(xué)家董樹文說，這個鉻鐵礦帶有金剛石包體，與俄羅斯烏拉爾地區(qū)的同類礦石十分相似，那里有6億噸鉻礦遠(yuǎn)景儲量。

不過，“超級鉻礦”并非“深部專項”的主要任務(wù)。所謂深部，是指地下幾公里到幾十公里范圍內(nèi)的巖石層。

作為中國地學(xué)界有史以來最大的科學(xué)項目，董樹文希望能從深部的視角重新解釋中國大地的形成和現(xiàn)時運動。

如此，礦產(chǎn)、能源、地震等一系列當(dāng)今中國急需回答的問題，都有望獲得更加深入的解釋。

耗資超過 12億元人民幣的“深部專項”，正在總結(jié)它過去五年的工作成果。而能否對中國大地的最根本問題作出全面回答，恐怕還有賴于國家對于“地殼探測工程”的決心。

服務(wù)“百年大慶”

可能存在“超級鉻礦”的這個區(qū)域，在地質(zhì)術(shù)語中叫做雅魯藏布江縫合帶。中國唯一的大型鉻礦羅布莎就位于這個海拔超過4000米的區(qū)域，其儲量一直被認(rèn)為只有500萬噸。這個結(jié)論自改革開放以來就沒有改變過。

“深部專項”在羅布莎實施科學(xué)鉆，探測深度1800多米，創(chuàng)造了西藏最深鉆探的紀(jì)錄。后來因為新發(fā)現(xiàn)，拓展為四個井位。

驚人的新發(fā)現(xiàn)是，這里的鉻礦石中存在金剛石，“過去認(rèn)為洋殼很淺，表層壓力小，不應(yīng)該生成金剛石。鉻礦的包體里發(fā)現(xiàn)金剛石，說明這個鉻礦形成于高溫高壓的地幔深層?！倍瓨湮慕忉屨f。

“深部專項”科學(xué)鉆探項目的首席科學(xué)家楊經(jīng)綏不由想到：世界上最有名的烏拉爾鉻礦，就是與金剛石共生的。

所以后來楊經(jīng)綏團(tuán)隊的研究，為雅魯藏布江縫合帶西段尋找大型、特大型鉻鐵礦提供了依據(jù)?？赡艽嬗羞@種礦藏的羅布莎超鎂鐵質(zhì)巖帶僅有30多平方公里，而同在雅魯藏布江縫合帶上的普蘭，有700多平方公里。

“超級鉻礦”并非“深部專項”在青藏高原南部的唯一發(fā)現(xiàn)。通過科學(xué)鉆取得的地下深處的巖芯柱中，竟然有純金屬物質(zhì)。這種近乎純質(zhì)的金屬球團(tuán)，只能形成于數(shù)百千米深度的地幔過渡帶，極為罕見。

上世紀(jì)80年代初，兩位地質(zhì)學(xué)家方青松、白文吉就在羅布莎的巖體中發(fā)現(xiàn)了金剛石。

“全世界都不相信，因為洋殼不可能形成那么大壓力，壓力很低，溫度很低，怎么形成金剛石？這個文章發(fā)表以后，大家都認(rèn)為實驗分析可能存在污染，也許是篩選時容器里有過去留下的殘余?！倍瓨湮恼f。

現(xiàn)在已經(jīng)完成的第一種新礦物，被命名為“青松礦”，紀(jì)念已于2010年去世的方青松，“他為在西藏羅布莎鉻鐵礦石中找到第一粒金剛石作出了杰出貢獻(xiàn)”。

如羅布莎一般的科學(xué)鉆共有六個，大多位于中國重要的礦產(chǎn)區(qū)。如南嶺成礦帶——中國最大的稀土和鎢錫金屬產(chǎn)地，經(jīng)過數(shù)十年高速開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入枯竭階段。

“稀有的鎢礦存在于石英脈，過去一般認(rèn)為它有五層，但底下是否有巖漿供應(yīng)，不然從哪來呢？可誰也證實不了?！笨茖W(xué)鉆打入地下3000米，中國地質(zhì)科學(xué)院礦床資源研究所研究員王登紅的團(tuán)隊證實了“五層樓”之下確實有這樣一個“地下室”。

“也就是說，不是這‘五層樓采完了就沒有了，在深部把‘地下室找到，很可能開辟一個非常大的資源空間?！倍瓨湮恼f。

如南嶺成礦帶發(fā)生的情況，在地下500米至2000米的深部第二找礦空間，可能是人類未來礦藏開發(fā)的集中地區(qū)?！吧畈繉ｍ椉啥喾N探測技術(shù)，可以初步實現(xiàn)3000米至5000米的‘透明化?！倍瓨湮慕忉屨f。

“深部專項”中最大的科學(xué)裝置是創(chuàng)紀(jì)錄的“地殼一號”萬米大陸科學(xué)鉆機(jī)。目前，它已經(jīng)開始在擁有大慶油田的松遼盆地實施大陸科學(xué)鉆探工程。

中國地質(zhì)調(diào)查局局長、黨組書記鐘自然曾談到，萬米科學(xué)鉆的目標(biāo)之一是穿過白堊系地層探尋新的盆地，服務(wù)“百年大慶”新目標(biāo)，建立基礎(chǔ)地質(zhì)研究的“金柱子”，為松遼盆地及其類似盆地的地球物理勘探提供科學(xué)“標(biāo)尺”。

白堊系地層一直被認(rèn)為是大慶油田的主要成油區(qū)域。

“我們要知道，這些物質(zhì)到底是如何形成的，哪些運動造就了礦藏和能源，現(xiàn)在下面是什么情況。這樣到哪里去找、找什么，都很清楚?！倍瓨湮恼f，這就是“深部專項”的現(xiàn)實意義之一。

李四光的想法

為什么會在某個盆地形成礦藏？這曾是年輕董樹文和幾代地質(zhì)工作者的追問。

時間回到1972年，曾是紡織廠學(xué)徒的董樹文被合肥工業(yè)大學(xué)招為工農(nóng)兵學(xué)員。他本來報名機(jī)械系，因為人滿，“問我地質(zhì)系上不上，我說，不上”。

最終，學(xué)校同意先入學(xué)再換專業(yè)，結(jié)果暑假去野外實習(xí)，“我就喜歡上了搞地質(zhì)，后來家里還叫我換專業(yè)，我說不換?！?/p>

1975年董樹文畢業(yè)分配到安徽327地質(zhì)隊，第二年就參加了廬江——樅陽鐵礦會戰(zhàn)，就是后來確定儲量5億噸的羅河鐵礦。

會戰(zhàn)中有一大批剛從牛棚中解放出來的老地質(zhì)工作者，包括原地質(zhì)部總工張炳熹，后來成為院士的陳毓川、蕭序常、許志琴、常印佛、翟裕生，等等。董樹文就跟著他們身后，學(xué)習(xí)野外觀測、顯微鏡鑒定，學(xué)英語。

“過去不知道什么叫研究，跟在他們后面才知道，石頭里面還有好多東西，看到金剛石還要想到碳的來源，老是激發(fā)你的興趣?！倍瓨湮幕貞浧鹚谝淮斡鲆娺@些前輩的情形。endprint

到1978年恢復(fù)研究生招生，老人們鼓勵這個總在他們眼前“晃蕩”的地方地質(zhì)隊員：“你去考研究生，考到大城市、大單位來。”

其中有一位中國地科院地質(zhì)力學(xué)研究所的先生，叫楊開慶，“他說，你能不能考我的研究生，1978年我就考了他的研究生?！?/p>

這位老者那時已60多歲，滿頭白發(fā)，是1949年后中國自己培養(yǎng)的第一批地質(zhì)大師。他的老師是李四光。

董樹文在中國地科院研究生畢業(yè)回到安徽，楊開慶又批下了博士點。他再次考博成功，成為中國地科院在改革開放后自己培養(yǎng)的第一名博士。

董樹文并沒有親身跟隨李四光工作過。但他知道，“李四光視野特別寬，他是搞地球動力學(xué)的，不是簡單搞一點。他的觀點和思路，現(xiàn)在很多人超越不了，我們都超越不了?！?/p>

在楊開慶的講述中，李四光“從來沒有簡單跟人跑，什么東西他都有自己獨立的想法”。

一個例子是地震研究，李四光以地質(zhì)力學(xué)的角度提出了地應(yīng)力的問題，也就是從地質(zhì)構(gòu)造的角度“找出最可能發(fā)生地震的地點，如果我們能夠準(zhǔn)確地劃分出危險區(qū)，這就給出了地震發(fā)生的空間可能性”。

這就是一種物理預(yù)報的方法。

李四光后來親自領(lǐng)導(dǎo)建立了三個地應(yīng)力地震監(jiān)測臺站，領(lǐng)導(dǎo)地震會戰(zhàn)并成功地預(yù)報了邢臺地震后的幾次地震。但由于體制等原因，這方面工作被劃出中國地科院的研究范圍。

在1971年春天去世前，李四光留下一句話：再給我?guī)啄?，就可能解決地震預(yù)報的問題。

此后，中國的地震預(yù)報糾纏于地震前兆的尋找、統(tǒng)計、總結(jié)和辯論。到2008年四川汶川地震，此類預(yù)報理論與震區(qū)一起垮塌。

正是在四川汶川地震當(dāng)年，“深部專項”立項。它的一個重要布局就是在青藏高原東南緣和北京周邊地區(qū)建立地應(yīng)力監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，即子項目“地應(yīng)力測量與監(jiān)測技術(shù)實驗研究”。

四川汶川地震后沿龍門山斷裂帶進(jìn)行的測量，應(yīng)力集中顯現(xiàn)。中國地科院地質(zhì)力學(xué)所研究員吳滿路等據(jù)此預(yù)測了地震危險區(qū)，并于2012年發(fā)表論文。

2013年5月四川蘆山地震，第一時間抵達(dá)震區(qū)的董樹文告訴本刊記者，這正是地質(zhì)力學(xué)預(yù)測的部位。而且，地應(yīng)力監(jiān)測在數(shù)月前又發(fā)現(xiàn)了該地區(qū)地應(yīng)力的劇烈變化并上報。

但是，2014年發(fā)生地震的云南昭通地區(qū)并沒有這種監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

讓地質(zhì)學(xué)家也學(xué)會地球物理

“地殼探測工程”最早在2002年就提出，歷經(jīng)挫折，最終四川地震使相關(guān)基礎(chǔ)研究提速?！吧畈繉ｍ棥弊鳛椤暗貧ぬ綔y工程”的培育性計劃，得以立項。

在這之前，董樹文就曾以地質(zhì)學(xué)家的身份躋身地球物理領(lǐng)域。但是，“我申請不到項目，人家都不批我”。

同屬地學(xué)界，但地質(zhì)學(xué)和地球物理學(xué)在傳統(tǒng)上存有隔閡：一邊是備受關(guān)注的現(xiàn)實研究，一邊是更“體現(xiàn)科學(xué)色彩”的基礎(chǔ)研究，邊界清楚，都自視甚高。

“最大的不同是評估體系，搞純基礎(chǔ)科學(xué)的，是看國際期刊上發(fā)多少文章；搞地質(zhì)的，主要看能不能找到礦。”

蘆山地震發(fā)生后，要開一個地球物理方面的重要會議，董樹文從首都機(jī)場往會場趕，路上接到催促的電話，“問我去哪了，我說剛從蘆山地震前線回來，他說地震你跑去干什么？”

不過，董樹文承認(rèn)，地質(zhì)出身畢竟給自己帶來了與地球物理學(xué)家不同的角度，“所以我們的專項現(xiàn)實意義比較大，礦產(chǎn)、資源、地震，這些都是中國最緊迫的現(xiàn)實問題?！?/p>

“深部專項”實施五年，董樹文的目標(biāo)之一是實現(xiàn)地質(zhì)學(xué)和地球物理學(xué)的融合，“開始有不服氣的，現(xiàn)在應(yīng)該好些了。”

對于大科學(xué)計劃的管理和運作，除了共同的科學(xué)理想，董樹文清楚，合作中利益兼顧是關(guān)鍵，“科學(xué)資源的公平分配是合作的基礎(chǔ)，成果的公平分配是合作持久的關(guān)鍵，每個人都要體現(xiàn)出價值，團(tuán)隊的價值就是所有個人成果的集成與升華?！?/p>

包括經(jīng)費，“國土資源部主持深部專項，而我們自己僅占經(jīng)費的三分之一強(qiáng)，其余都分到各個部門負(fù)責(zé)的子項目上，這是國內(nèi)很少見的?！倍瓨湮恼J(rèn)為“錢要用在刀刃上”，“比如專項經(jīng)費中，三分之一用來研發(fā)萬米大陸鉆機(jī)等一系列深部探測關(guān)鍵儀器裝備，因為這是我國深部探測的軟肋?！?/p>

解決這些現(xiàn)實困難，“深部專項”最終可望形成合力，對中國地球科學(xué)的一些根本問題作出回答。

“深部專項”又提出了很多問題，它們以及那些尚未解開的中國大陸之謎，恐怕只能交給“地殼探測工程”。中國人腳下這片大地，能否更加安全、穩(wěn)定、豐茂，將取決于此。endprint