2024 年 6 月 21 日，中國地質調查局自然資源實物地質資料中心高級工程師高建偉在科普中國星空講壇“科學報國正當時”主題場帶來演講《學習地質，是不是就是與深山為伴？》。
以下是高建偉的演講節選：
傳統的地質學，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。
現在，隨著科技不斷進步，我們的研究對象也在逐步擴展，主要是三個方向：上天、入地、下海，分別對應著我們的深地、深海和深空。
地質學兩大任務
我們地質學主要是兩大任務，第一方面呢就是滿足人類的生存發展，第二方面就是探索人類的未知。
地質學主要有兩大任務，第一是滿足人類的生存發展，第二方面就是探索人類的未知。
先說滿足人類生存發展方面，有這么幾件事需要做：第一件也是最重要的一件，就是指導人們尋找礦產資源；第二件是指導城市建設；第三件就是抵御自然災害；第四件是研究地質環境，可以保護人類的健康。
另一大任務，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。我們現在可以借助高科技手段開展太陽系中的行星地質的研究，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。現在地質學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。
海洋中的地質奧秘
要走進深海，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，是我們中國地質調查局剛剛建造的，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。比如板塊運動學說的三部曲，分別是大陸漂移學說、海底擴張學說和板塊運動學說。
最初，魏格納提出了大陸漂移學說。當時他在病床上發現，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在這樣。他就去尋找了大量證據，包括古生物化石的證據、冰川的證據和構造的證據，之后提出了大陸漂移學說。
提出大陸漂移學說后，魏格納受到了很多人的質疑，為什么呢？因為他沒有解決一個問題：是什么樣的力的作用才能讓一塊完整陸地裂解到現在這個樣子？他沒能解決這個問題。
隨著科學技術進步，這個問題在海洋中得到了答案。
首先是哈雷·赫斯（Harry Hess）通過聲吶技術繪制了海底地形圖，發現大洋深部有洋中脊。之后，人們大洋中脊兩側打了很多鉆，鉆取了巖石樣品，就是玄武巖。再之后，人們利用同位素技術測定這個玄武巖的年齡，發現了一個很好玩的現象：大洋中側兩側玄武巖的年齡在逐漸變老，這就證明了海底擴張學說。海底擴張學說認為，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，這個驅動力就驅動著大洋離散，兩側的洋殼向兩側開始運動。也就是說，魏格納沒能解決的那個“驅動力”問題的答案，在大洋深部找到了。
之后，地質學家就提出了板塊運動學說，認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。
深空探測和地質學家有什么關系？
隨著各類航天器等高科技手段的發展，地質學也開始進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帶回來了一批月壤樣品，通過研究這些樣品，也產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，國外的地質學家認為月球在30億年前已經沒有巖漿活動了，變成了一個死亡的星球。而中國的地質學家通過對采集的月球玄武巖樣品進行分析測試，認為月球大概在20億前還有巖漿活動，這就是一個重大的突破和發現。
向地球深部進軍
深地，就是向地球深部進軍，進行深部探測。
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，地球物理學就是用地球物理的方法來探索地球內部的結構，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，地質學家可以利用地震來研究地球的結構，通過接收地球上一些大的地震的地震波速度，地質學家地球分為三個圈層：地殼、地幔和地核。之后，地質學家又提出來，地球內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，有點類似我們吃的疙瘩湯，是一種能流動、但是里邊不全是液態的軟流層。
第二種，就是科學鉆探，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。現在世界上打的最深的一口科學鉆探井，在科拉半島，深度達到了一萬兩千多米。
1996年，國際上成立了一個“大陸科學鉆探計劃”，在這個科學鉆探計劃下，中國陸續打了三口科學鉆探井，分別是中國東海的大陸科學鉆探井、青海湖的大陸科學鉆探井，還有松遼盆地的科學鉆探井。
現在，中國現在打得最深的一口井，并不在上面這三口井中，而是正在實施的塔科1井，它現在還在實施，深度已經打到了一萬多米了。
塔科1井施工現場
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，因為石油是不可再生資源，我們要向地球深部要資源。
第二，還原一下地球的氣侯。地質學有一種方法叫“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境、古氣侯，預測地球現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，地質學家對每一層、每一厘米的巖心都開展了分析測試，還原了松遼盆地當時的古環境和古氣侯，并且提出了小行星滅絕的一個新證據。
是什么新證據呢？
傳統的說法認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，中國地質學家認為，在小行星撞擊之前，松遼盆地的環境和氣侯已經非常惡劣，當時空氣里的二氧化碳濃度非常高，已經有生物死亡或滅絕，而后到了白堊紀末期，小行星撞擊之后，大量生物死亡滅絕。所以，現在的科學家認為，恐龍滅絕是多成因的，是在火山、小行星撞擊共同的作用下，才使恐龍進一步滅絕的。
作者丨高建偉 科普作家中國地質調查局自然資源實物地質資料中心高級工程師
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