澳大利亞的巨大挑戰(zhàn)與地球科學(xué)的作用＊

（中國科學(xué)院蘭州文獻情報中心 趙紀東 編譯；中國地震局地球物理研究所 王輝 校）

（編譯者電子信箱，趙紀東：zhaojd＠llas.ac.cn）

本文是澳大利亞地球科學(xué)局（Geoscience Australia，GA）首席執(zhí)行官Pigram 博士在2014年澳大利亞地球科學(xué)會議（2014 Australian Earth Sciences Convention）主題演講的綜述。

引言

澳大利亞獨特的地質(zhì)和地理特征使其成為了一個土地非常遼闊，但人口稀少的國家。為了幫助國家應(yīng)對當(dāng)前和未來的挑戰(zhàn)，澳大利亞地球科學(xué)局重點聚焦6 大主要挑戰(zhàn)，并將其作為工作驅(qū)動力。本文結(jié)合實例，介紹澳大利亞地球科學(xué)局如何幫助應(yīng)對這6大挑戰(zhàn)。

1 建設(shè)資源財富

1.1 礦產(chǎn)資源

澳大利亞因擁有世界級的礦床而聞名，但在過去10 年，澳大利亞發(fā)現(xiàn)的大型礦床數(shù)量有所減少。這使得普遍認為澳大利亞在礦產(chǎn)資源勘查和發(fā)現(xiàn)方面已經(jīng)‘成熟’。

澳大利亞許多礦產(chǎn)資源潛在區(qū)的巖石均被年輕沉積物覆蓋著，因此，上述看法也在一定程度上受到了影響。目前，澳大利亞大部分已發(fā)現(xiàn)礦床主要分布在巖石露頭或淺覆蓋區(qū)。但是許多世界級的成礦區(qū)在外來沉積物下還有相當(dāng)大范圍的延伸。而這些被淺層沉積物掩蓋的地區(qū)蘊藏著新的勘查機遇。

澳大利亞地球科學(xué)局一直支持礦產(chǎn)勘查工作，目前，其重點是開發(fā)新技術(shù)和新方法，以期能透過這些覆蓋物質(zhì)，進而評估礦產(chǎn)潛力。當(dāng)前，該項工作主要通過澳大利亞科學(xué)院（Australian Academy of Science）的UNCOVER 計劃實施，旨在推動與沉積物下方礦產(chǎn)勘查有關(guān)的地學(xué)知識和技術(shù)的進步。

在此背景下，澳大利亞地球科學(xué)局目前正在與維多利亞地質(zhì)調(diào)查局（Geological Survey of Victoria）和深部勘探技術(shù)合作研究中心（Deep Exploration Technologies Cooperative Research Centre，DETCRC）合作，在維多利亞州西部的Stavely地區(qū)進行地層鉆探工程。該項目旨在通過對地下地質(zhì)的更好理解來降低勘探風(fēng)險，以增加這一未充分開發(fā)地區(qū)的投資吸引力。

1.2 油氣資源

關(guān)于澳大利亞的常規(guī)和非常規(guī)油氣資源，澳大利亞地球科學(xué)局有3大戰(zhàn)略，旨在揭示澳大利亞的油氣潛力。這項工作涉及近海盆地的盆地分析、區(qū)域研究以及對陸上盆地油氣系統(tǒng)的針對性研究。作為這項工作的一部分，澳大利亞地球科學(xué)局正在努力對與每個澳大利亞邊遠盆地的石油勘探前景有關(guān)的所有現(xiàn)存地球科學(xué)數(shù)據(jù)和信息進行綜合分析。

澳大利亞地球科學(xué)局希望重復(fù)最近的成功——成功地推動了Bight盆地的油氣勘探工作。在21世紀初的一段時間里，對Bight盆地不成功的勘探導(dǎo)致許多公司認為進一步勘探存在太大風(fēng)險。然而，澳大利亞地球科學(xué)局卻在該盆地上看到了繼續(xù)的潛力。在2007年，由澳大利亞地球科學(xué)局進行了一次海洋調(diào)查，通過地震分析和地質(zhì)模型來預(yù)測海底可能存在烴源巖的露頭位置。

該調(diào)查成功采集到易生油巖樣品。隨后進行的油氣系統(tǒng)模擬證實了開發(fā)油氣的適當(dāng)條件。這些發(fā)現(xiàn)總共花費了660萬美元，促使許多公司目前正在Bight盆地進行勘探工作?，F(xiàn)在，已提交的勘探計劃超過10 億美元，計劃鉆9口井。

2 保證水資源安全

澳大利亞地球科學(xué)局的另一項工作是發(fā)展新的和創(chuàng)新性的地球科學(xué)知識，以優(yōu)化和持續(xù)利用澳大利亞的地下水資源。作為Broken Hill（澳大利亞新南威爾士州內(nèi)陸地區(qū)西端的一座采礦城市及地方政府區(qū)域，也是世界最大的綜合礦業(yè)公司必和必拓的發(fā)祥地）含水層補給項目的一部分，澳大利亞地球科學(xué)局近期開展的工作旨在確定和評估目前的地下水資源，并確定Broken Hill地區(qū)含水層補給的可能措施。

該地區(qū)的歷史資料稀少。收集的新數(shù)據(jù)，包括航空電磁（AEM）、激光雷達（LIDAR）數(shù)字高程模型、以及鉆孔數(shù)據(jù)，將使人們進一步了解水文地質(zhì)、地下水含鹽量的變化、新構(gòu)造斷層在地質(zhì)學(xué)中的意義及其對地下水資源的潛在影響。需特別指出的是，航空電磁數(shù)據(jù)揭示出的斷層偏移情況能夠反映含水層之間的連通性，這對洪水期間的含水層補給以及含水層的水資源綜合管理具有重要意義。

3 提供基礎(chǔ)地理信息

澳大利亞地球科學(xué)局擁有的地理空間能力能夠支持澳大利亞的定位和認知需求，包括通過大地測量、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）以及地震臺網(wǎng)監(jiān)測大陸結(jié)構(gòu)的實時變化，這些工作對于獲得更為準確的定位而言不可或缺。

因為澳大利亞是能看到所有新興衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的少數(shù)幾個國家之一，所以其作為GNSS的熱點具有地理優(yōu)勢。隨著新一代全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，通過精心設(shè)計的地面基礎(chǔ)設(shè)施，到2020年，使用小型設(shè)備在澳大利亞的任何地方很可能會實現(xiàn)2cm 的準確定位。這項工作對于相關(guān)應(yīng)用十分關(guān)鍵，如GPS導(dǎo)航、工業(yè)自動化、精細耕作、地面沉降與天氣預(yù)報，甚至在不久的將來將支持汽車的自動駕駛等。

4 維護地學(xué)知識與能力

高性能計算的最新進展使人們能夠?qū)Φ厍蛳到y(tǒng)進行更為久遠的研究。這些進展與對地球觀測衛(wèi)星獲得的海量的、不斷增長的數(shù)據(jù)集的管理、分配和解釋密切相關(guān)。澳大利亞地球科學(xué)數(shù)據(jù)立方體項目（Australian Geoscience Data Cube project）就是一個很好的例證，它將使人們能夠更好地訪問澳大利亞地球科學(xué)局擁有的全澳Landsat衛(wèi)星影像檔案?，F(xiàn)在，這些大規(guī)模的檔案正保存在澳大利亞國立大學(xué)（Australian National University）的超級計算機（澳大利亞的國家計算基礎(chǔ)設(shè)施）中，這為對過去25年Landsat衛(wèi)星所進行的每項觀測的系統(tǒng)分析提供了一個處理平臺。

澳大利亞地球科學(xué)數(shù)據(jù)立方體的潛在應(yīng)用包括：快速分析澳大利亞地形的時序變化；提供建立穩(wěn)固的環(huán)境基線的機制；監(jiān)測地貌隨時間的變化（如水的存在與否、土地利用變化、洪水或火災(zāi)后的植被恢復(fù)情況）。

5 管理海洋權(quán)益

澳大利亞的海域面積占全球4%，是其陸地面積的1.8倍，因此，管理澳大利亞的海洋權(quán)益是一個巨大挑戰(zhàn)。澳大利亞地球科學(xué)局的任務(wù)是提供地球科學(xué)基礎(chǔ)資料，以支持對這一龐大轄區(qū)的管理。地球科學(xué)基礎(chǔ)資料有可能提供一個支撐性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集，進而推動海洋資產(chǎn)環(huán)境基線的建立。

對于當(dāng)前澳大利亞廣闊海洋的持續(xù)管理而言，開啟一個新的國家測繪計劃是關(guān)鍵的。新的測深調(diào)查將用較高分辨率的數(shù)據(jù)替換當(dāng)前粗略的區(qū)域測深數(shù)據(jù)集，同時也將收集新類型的數(shù)據(jù)，如可用于識別海底特征的反向散射數(shù)據(jù)。澳大利亞地球科學(xué)局要發(fā)揮的作用是處理和解釋測深數(shù)據(jù)，使其與其他地球科學(xué)信息結(jié)合起來，進而支持恰當(dāng)?shù)囊?guī)劃，以應(yīng)對資源和環(huán)境問題，包括資源和漁業(yè)開發(fā)，以及海洋生物多樣性的保護。

6 確保社區(qū)安全

為確保社區(qū)安全的總體目標，澳大利亞地球科學(xué)局還致力于加強相關(guān)能力，以控制自然災(zāi)害的影響。這項工作提供了幫助減輕和應(yīng)對自然災(zāi)害（地震、森林大火、洪水、強風(fēng)、火山爆發(fā)）的相關(guān)知識。

未來，澳大利亞地球科學(xué)局將繼續(xù)更新其地震災(zāi)害模型，以便建立更好的建筑標準，并加強應(yīng)急管理。同時，也將與澳大利亞的其他政府機構(gòu)以及亞太地區(qū)的其他國家如印度尼西亞、巴布亞新幾內(nèi)亞和菲律賓等分享自然災(zāi)害的建模能力。

7 結(jié)論

地球科學(xué)在幫助澳大利亞應(yīng)對當(dāng)前和未來的主要經(jīng)濟、社會和環(huán)境挑戰(zhàn)中扮演著關(guān)鍵角色。在此情形下，地球科學(xué)家認識到這一需求是至關(guān)重要的，即獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)集及其附加值產(chǎn)出，并提供正確的基于證據(jù)的科學(xué)和建議。而且我們必須顯示在發(fā)展創(chuàng)新方法上的領(lǐng)導(dǎo)力，通過使用和重新使用數(shù)據(jù)與技術(shù)，以幫助應(yīng)對新的挑戰(zhàn)。

文獻來源：Pigram C.Australia’s big challenges－the role of geoscience.（2014－07－08）［2014－10－08］.http：∥www.ga.gov.au/news－events/news/latest－news/australias－big－challenges－the－role－of－geoscience