為海洋畫“像” 守衛(wèi)藍色疆土

高妍 毛艷玲

這是中國?！魈窖笮律璧貓D（1：300萬）的一角。

這張新生代盆地圖詳細展示了我國海區(qū)向東，第二島鏈以西的西太平洋范圍內的新生代盆地分布情況，屬于2019年度海洋科學技術獎特等獎獲獎項目——“中國?！魈窖蟮刭|地球物理場特征綜合研究與系列圖編制”所出版的9種圖件之一。

這一項目總結了“七五”至“十二五”近30年的調查資料與成果，通過理論創(chuàng)新與技術創(chuàng)新，將西太平洋地質地球物理圖件的比例尺提高到1：300萬，填補了研究區(qū)空白。

項目首席科學家、青島海洋地質研究所（以下簡稱“海地所”）研究員張訓華介紹，它相當于一張多維度的“高精地圖”，系統(tǒng)展示了中國?！魈窖笊顪\地球物理與構造地質特征，精細刻畫了地球物理場特征所反映出的地質內涵，科學揭示了中國海在地質歷史時期的時空演化。

為海洋畫“像”，為祖國摸“家底”，這正是張訓華與他所領導的海洋地質地球物理系列圖編制團隊（以下簡稱“地學系列圖編制團隊”）多年來在做的事。

三代人，40年，地學系列圖編制團隊不僅編制了我國第一代海洋地質系列圖（以下簡稱“一代圖”），更在近年牽頭完成了第二代海洋地質系列圖的“三套圖件”，大幅提升了我國在這一領域的整體研究水平與國際影響力，為外交談判、油氣戰(zhàn)略制定、戰(zhàn)場環(huán)境建設、遠洋護航等提供了重要支撐。

經略海洋，從了解海洋開始

古羅馬哲學家西塞羅說：“誰控制了海洋，誰就控制了世界?！?/p>

在傳統(tǒng)海權時代，海洋帶給人類的財富大多基于交通，控制海洋主要通過控制海上交通線、海洋交通要道來實現。

近幾十年來，伴隨海洋科技的發(fā)展，海洋資源開發(fā)帶來的財富迅速增加，特別在1982年“海洋國土”概念誕生后，新海權時代來臨。控制海洋已不單要控制海上交通，更要控制“海洋國土”本身，那意味著更多的海洋資源與權益。

我國擁有包括渤海、黃海、東海、南海和臺灣以東部分海域在內約300萬平方公里的“海洋國土”，海洋資源豐富，藍色經濟發(fā)展前途無量。經濟發(fā)展，基礎先行，海洋地質工作就是發(fā)展藍色經濟的基礎，而海洋地學圖件的編制又是基礎中的基礎。

張訓華介紹，作為表達海區(qū)地質地球物理場基本特征及規(guī)律的重要載體，海洋地學圖件不僅是確立海洋主權與權益維護、保障海洋軍事安全不可或缺的基礎支撐資料，也是各國進行中長期海洋戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃的重要依據，更是開展礦產資源勘探與開發(fā)、自然災害預防與海洋環(huán)境保護的基本需要。

但長期以來，受綜合國力限制，我國的海洋地學調查研究一度在低水平上徘徊，海洋地學圖件的編制也沒有跟上。直到本世紀初，我們所采用的海域地質地球物理系列圖還是1992年出版的1：500萬版本，與美、日、韓、俄等海洋強國的海洋調查程度和圖件出版存在較大差距，更難以支撐國家“海洋強國”“一帶一路”等戰(zhàn)略的實施。

上世紀90年代中后期，國家開始推動實施“我國大陸架地質特征及其對劃界的影響”“我國專屬經濟區(qū)海底礦產資源勘查”“海洋地質保障工程”等重大專項，逐步開展系統(tǒng)的海域地質調查工作。

“中國海及鄰域地質地球物理及地球化學系列圖”項目就歸屬“海洋地質保障工程”，其目標即在海量地質調查數據與成果基礎上，完成高精度系列海洋地學圖件的編制。它包括三個層次的編圖任務：中國海區(qū)及鄰域地質地球物理系列圖（2003年～2015年）、中國海陸地質地球物理系列圖（2008年～2012年）、和中國?！魈窖蟮刭|地球物理系列圖（2013年～2018年）。

到目前為止，中國海區(qū)及鄰域地質地球物理系列圖（1：100萬）、中國海陸地質地球物理系列圖（1：500萬）和中國?！魈窖蟮刭|地球物理系列圖（1：300萬）已編制完成。1：100萬系列圖是目前我國比例尺最大、資料最詳實、刻畫最精細、信息最豐富的全海域圖件。1：300萬系列圖則填補了西太平洋地質地球物理圖件研究空白。三套系列圖在理論、方法、技術上首次實現完整海陸相接、深淺相融、遠洋近海相聯。這就是業(yè)內常說的地學圖“三套圖件”，代表了當下我國在大型海洋地質地球物理系列圖編制領域的最高水平。

“三套圖件”的編制，調動了國內海洋地質領域幾乎全部優(yōu)勢力量，先后集結了中國科學院、教育部、國家海洋局等5個部門、30余家單位的500余名科技人員，歷時十幾年才得以完成。而青島海洋地質研究所作為“三套圖件”編制項目的牽頭單位，全程深度參與其中，貢獻了核心理論與多種技術創(chuàng)新。

編圖，沒那么簡單

青島海地所自上世紀80年代就開始海洋地學圖編制工作。我國此前沿用的1992年出版的《中國海區(qū)及鄰域地質地球物理系列圖（1：500萬）》，就是由海地所老一輩地質地球物理學家劉光鼎院士主持編制。

海洋地學圖編制是一個系統(tǒng)工程，其建立在對海洋地形地貌、地質構造、新生代沉積盆地特征、礦產類型及性質等進行充分調查基礎之上，所獲取的數據也需經歷采集與加工處理、分類整合、同一化、拼合及質量控制等過程才能綜合編輯呈現在圖件上。

一套海洋地學圖，包括基礎地質圖件、基礎地球物理圖件和輔助性圖件等，而地質圖件又包括了地形圖、地貌圖、表層沉積物類型圖、地質圖、大地構造圖和盆地圖等，地球物理圖件則包括空間重力異常圖、布格重力異常圖、磁力異常圖等，輔助性圖件則包括地球動力學、莫霍面深度圖、地震層析成像圖等。

這么多的內容要形成一個有機整體展示出來，且要考慮陸地和海洋、大陸邊緣、邊緣海及大洋圖面展示的連續(xù)性，并非一件簡單的事。

編圖團隊所面臨的具體難題，是外行難以想象的——

“海域普遍被海水覆蓋，且大部分地區(qū)沉積有第四紀沉積物，厚度幾米到萬米不等。如果采用陸地編圖的技術手段與方法呈現，那海域基本是一片黃色，沒有任何科學意義。海域地質內容應該怎么呈現？如果采用‘剝皮法，那‘剝皮深度或年代怎么定？”

“海陸聯編地質圖如何實現聯編？要兩套體系還是完全相接？如果保持兩套體系，自然能表達更多的海上地質內容，但卻不是真正意義上的‘海陸相接;如果要海陸一致，海區(qū)地質圖編制又將失去科學意義。如何兼顧？”

“受限于調查技術與手段，早期對中國海區(qū)及鄰域地殼尺度和巖石圈尺度的深部結構研究較少，怎么才能深淺結合研究區(qū)域問題？”

“地球物理數據量大，數據來源多，有的來自船測、衛(wèi)星等調查手段，有的來自陸地測量，且不同來源的數據往往精度不一，早期水深地形數據也不夠精確。這么多數據怎么用？怎么融合拼接？”

海域地質難展示、深淺難統(tǒng)籌、海陸不接、海量數據精度不統(tǒng)一、東亞陸緣與西太平洋不聯……這些難題長期存在，始終貫穿在海洋地學圖件的編制過程中，是地學圖編制團隊在很長一段時間里日夜琢磨的問題。

突破，理論+技術創(chuàng)新

在多年對中國大陸邊緣調查和研究過程中，地學圖編制團隊始終以海洋地球物理為抓手，貫徹綜合地球物理研究與地質、地球化學相結合的技術方法，堅持“區(qū)域約束局部，深層制約淺層”的認識論，強調深部結構和綜合地球物理在海域調查和研究中的運用。

實際編圖過程中，則以“塊體構造學說”為理論指導，以物性和模型為紐帶，強調正演反演相結合以及定性和定量結合，提倡地質、地球物理和地球化學多學科交叉融合，以及各圖種的團結協作、統(tǒng)籌考慮。

“塊體構造學說”最早提出于2008年，是張訓華在朱夏—劉光鼎學術思想的基礎上歸納、概括、發(fā)展、創(chuàng)新而得。它是以活動論為內涵的全球構造思想，是板塊構造學說在中國的實際應用與發(fā)展。

它作為中國海陸地質地球物理系列圖編制的指導思想，指導了“三套圖件”的編制工作，并在圖件編制過程中得到不斷發(fā)展與完善。張訓華、溫珍河、郭興偉、侯方輝等陸續(xù)發(fā)表文章，補充、豐富和發(fā)展了這一學說。多套系列圖的陸續(xù)出版，則標志著這一大地構造學說的成型。

在“塊體構造學說”的統(tǒng)籌指導下，地學圖編制團隊通過一系列技術創(chuàng)新解決了橫亙在編圖過程中的難題。

——地質類圖件采用“剝皮—疊置—透視”結合表示法，處理古生界、中生界和新生界的表示問題，解決了海區(qū)地質內容表示難題。

——區(qū)別對待海陸拼接難題。在重力圖件編制中，采用“融合法”在中國海區(qū)實現布格重力異常與高精度DEM數據合成了平均空間重力異常，并首次在全海域使用完全布格重力異常改正方法，真正實現了海陸重力異常計算的五統(tǒng)一，完成海陸拼接;在磁力圖件編制中，改進了“縫合法”實現海陸拼接。

——用地球動力學圖和中—新生代盆地構造圖、區(qū)域構造圖相結合的方式，來展示造成淺部構造變形的深部地球動力學要素，破解深淺無法結合的難題。

——開發(fā)了“移位—解析—歸算”的資料平衡法和“三觀測列資料融合”的精度綜合評估法，實現海域海量多源數據有效融合拼接。

最終，我們看到了“三套圖件”的出版?！叭讏D件”各有側重，互有發(fā)展，在展示形式上具有全面性（全海域和全陸地與海洋）、立體性（沉積層、地殼、巖石層）、動態(tài)性（塊體運動與拼合過程）和更長地質時期（自6億年以來的地質歷史時期）的特點。

到目前為止，“三套圖件”已為東海沖繩海槽中日劃界、中朝劃界和中韓劃界提供了重要技術支撐。此外，還在渤海—南黃海油氣勘探與開發(fā)、南海重大工程路由勘察及膠東地區(qū)金礦勘查等過程中發(fā)揮重要作用，得到多個部門的一致好評。

守衛(wèi)藍色疆土，有我

張訓華清晰記得自己數次作為中方代表參加海洋法磋商、海洋劃界談判時的情景。在那個沒有硝煙的“戰(zhàn)場”上，自己多年為之付出的海洋地質調查工作價值突顯，為海上和諧環(huán)境構建、國家海洋權益維護提供著有力的科學依據。

張訓華說，那是自己對海洋地質學家這個身份最自豪的時刻。同時他也強調，這一切都來自祖國的強大，來自集體的力量，而自己只是一個小小的代表。

往大了說，他代表了海洋地質人，代表了十幾年間曾經為“三套圖件”編制工作付出努力的數百位科技人員。往小了說，他代表的是青島海地所海洋地學圖編制團隊。

這支在“一代圖”編制過程中形成，在“三套圖件”編制過程中壯大與崛起的團隊，集聚起了老中青三代優(yōu)秀科學家，已經成為國內這一領域最具實力的團隊之一。

老一輩的劉光鼎、雷受旻、王家林、郭振軒、叢鴻文等科學家，不僅主編與參與主編了“一代圖”，也在“三套圖件”的編圖思想和具體圖件編制方面給出了重要指導;中年一輩中，有張訓華、溫珍河、郝天珧、胥頤、邱燕、周堅鑫、張明華、丘學林、姚永堅等，他們是“一代圖”的參與者，“三套圖件”的主編，已經成為團隊的“中流砥柱”;青年一代中有郭興偉、侯方輝、王忠蕾、楊金玉、尹航、喬計花、韓波、朱曉青、王明健、張菲菲、王保軍、田振興、陸凱、徐曉達、祁江豪等，他們已經在“三套圖件”的編制過程中獨當一面，成為團隊的新生力量。

老中青三代，老一輩有指引，中年一代可倚仗，青年一帶有接續(xù)，地學圖編制團隊已在多年磨練中，形成了一個結構合理、分工有序、團結精干的優(yōu)秀團隊，成為青島海地所的一大品牌特色。

如今，地學圖編制團隊正緊鑼密鼓的進行第二代地學系列圖應用拓展和“東盟地學系列圖”收尾工作，按照規(guī)劃積極準備我國各海區(qū)1：50萬地學系列圖編制的同時，籌劃未來在更廣更深更詳上展示海洋地學信息，以滿足國家發(fā)展及海上“絲綢之路”經濟帶發(fā)展的需要。

“我愛這藍色的海洋，我守衛(wèi)在海防線上?！睙o論是為海洋主權與權益維護提供科學支撐，還是為經略海洋提供基礎資料，海洋地質人都將一往無前。這是他們在揮灑熱愛與忠誠，是他們守衛(wèi)藍色疆土的獨特方式。