中美地学合作研究在青藏高原结硕果

文/汪巍（中国非洲问题研究会）

青藏高原及其影响区约占中国国土面积的三分之一，它形成时代新，且在继续活动，高原隆升幅度高(平均海拔4500米)，地震活动频繁。青藏高原隆升隔断了南边印度洋的暖湿空气，造成中国广大西部地区的沙漠化。喜马拉雅山坡的不同高度上，不同类型动植物放任天足自由活泼的成长，成为研究生态变迁与生态平衡的“自然博物馆”。

要加速西藏、青海地区的经济社会发展，需要从理论上进一步揭示中国地震发生规律、火山活动、气候变化、地质环境变迁，以及探讨能源、矿产资源的形成和分布，这些都需要对青藏高原展开进一步的地学研究。

新中国成立后，中国政府在青藏高原地学研究中先后投入了大量人力、资金，开展调查研究工作，大批的地学家对它进行了广泛的地质、地球物理、地球化学、大地测量、钻探工程等多学科结合的综合研究，取得了一批有意义的成果。$

青藏高原以至整个中国地质构造多样，有许多世界其它地方没有的特点，研究地学必须研究中国，研究中国既是中国的需要，也是世界地学发展的需要，在改革开放的新形势下，中国地学家与外国同行开展了一系列合作研究，合作的热点之一就是青藏高原的大陆动力学研究。

对喜马拉雅造山带和青藏高原的研究，在欧洲有法国、德国、瑞士，北美有美国、加拿大，南亚有印度、尼泊尔，东亚有中国，各研究中心之间既合作又进行着激烈的科学竞争，从而深化了人们对喜马拉雅山和青藏高原的认识。$

20世纪80年代初，以宽角反射为基础的中法合作青藏高原地学项目启动，中方投入了约300万美元资金，上世纪80年代在青藏高原的中法合作地学研究，使海外地学界看到，中国政府是重视基础研究、重视和国际地学界合作的，当时美国的科学家也非常希望加强与中国地学家的交流与合作。1984年中法联合在成都召开“地壳和上地幔构造演化”国际研究讨会时，美国锡拉丘兹大学地学家多尔·内尔森与会，积极活动，探讨中美合作开展青藏高原深反射地震试验的途径。随后，他访问了西藏。$

美国地质学界十分重视喜马拉雅山和青藏高原的研究，早在1979年曾组织国际板块代表团考察了西藏，并提出在西藏开展深反射地震试验及地质和地球化学研究的建议；进入20世纪90年代，中美双方积极推动关于喜马拉雅山和青藏高原的合作研究。1991年10月18日，中美地学家双方签订了“喜马拉雅和青藏高原深地震反射剖面可行性试验”协议，中方由中国地质科学院科学家赵文津签字，美方由锡拉丘兹大学多尔·内尔森、康奈尔大学拉里·布朗教授和哥伦比亚大学教授郭宗汾3人签字，该项目也称“国际喜马拉雅和青藏高原深剖面及综合研究”，英文简称INDEPTH。该项目总体研究目标是查明高原各个造山带和地体的结构特点，阐明发生的构造作用，探讨有关造山带的形成和高原隆升过程以及大陆物质的深部迁移，并进一步探讨对资源生成、环境变迁的影响。美国国家科学基金会对该项目给予了资助。中国地矿部、中国自然科学基金会均向该项目提供了资助。西藏自治区各级政府均对项目开展提供了大力支持，开放边境地带使该项目顺利地开展起来。

1992年5月起开展了INDEPTH第一阶段工作，300名工程技术人员、上百辆车，浩浩荡荡开入藏南特提斯喜马拉雅地区，进行“深反射方法探测深部结构构造”的可行性试验。他们当中有20余名美国地学工作者，他们工作热情高，研究思路有值得中方借鉴之处。

INDEPTH第一阶段野外工作共完成了100公里的剖面试验。1993年进入室内研究阶段。同年12月，英国《自然》杂志发表中方首席科学家赵文津、多尔·内尔森等人的论文“深地震反射提供的印度大陆向藏南下面俯冲的证据”。$

在INDEPTH项目开展过程中，中方建立了自己的深部资料处理中心，中美双方先分别处理资料，然后进行交流讨论，找出双方的优缺点，再作进一步处理、改进。中美双方在野外数据采集、超深地震资料处理、在地球物理和地质解释方面密切合作，及时交流，双方互相尊重，合作十分愉快、成功。1995年11月，美国《科学》杂志发表了专文，以“正确的合作可以拯救生命和移动大山”为题，介绍了中美合作的INDEPTH的成果，对中国有关当局向美国地质学家开放喜马拉雅山边界地区给予了高度的评价。

由于中美合作INDEPTH第一阶段取得了成功，双方在有关部门的支持下，于1994年1月14日签署了开展INDEPTH项目第二阶段研究协定，并于当年初进藏开展了野外工作，在雅鲁藏布江缝合带两侧开展深反射和多学科的合作研究，探测缝合带两侧结构构造。野外数据采集的方法是，每隔200米打一口爆炸井，每个爆炸井打50米深，放入50公斤炸药，然后爆炸产生地震波，用1台240道无线电遥测地震仪接收地震信号。INDEPTH第二阶段野外工作用了65吨炸药，完成了深地震反射剖面长达240公里，利用9台REFTEK型宽频地震仪器，记录观测了半年。这一阶段试验期间，七位德国科学家也参加了合作研究，发挥了很大作用，他们带来了30台REFTEK型仪器负责两线广角反射观测，接收深反射地震的爆炸冲击波；加拿大地质调查局大地电磁场专家托恩斯也带着ZIMS型长周期仪器参加进来，开展了西藏高原首次长周期大地电磁场观测，这样，中美合作发展成中、美、德、加等四国合作研究，参与的科学家来自9个国家。$

在INDEPTH项目中，中方采取了灵活的开放式管理方法，即国家开放实验室的一套方法，即少数人员固定，多数人员流动，尽量吸收年青的硕士、博士生参加，中国的国际科技合作在改革前进。INDEPTH第一阶段中美科学家的室内资料对比了三次，地质解释也对比了几次。第二阶段，中方对资料处理了四遍，反映中国科学家严谨治学，研究工作扎实的特点。美国国家科学基金会对INDEPTH项目前两阶段做的评论都不错。1996年8月在北京召开的第30届世界地质大会上，国际岩石圈委员会主席、美国休斯顿大学教授伯克在主旨发言中谈到：INDEPTH项目的合作模式是今后解决重大地学基础问题的可效仿模式。1996年12月6日出版的美国《科学》杂志274卷中，发表了关于INDEPTH项目的5篇论文，中、美科学家在这一研究工作中发挥了同等重要的作用；中国自然科学基金会学刊也发表了介绍INDEPTH项目研究的专文。$

中美双方就INDEPTH第三阶段合作研究有关问题于98年5月达成协议。第三阶段使用更多的REFTEK型地震仪进行野外工作，这是一项跨世纪工程，工作量包括完成深地震反射剖面200公里，广角剖面长400公里。INDEPTH项目第三阶段包括地球物理、地质、地球化学等多学科的研究内容，于2006年完成。

在青藏高原的大陆动力学研究中，中方重视同美方的合作，也希望德、法等国科学家更多地参与，并希望同印度、尼泊尔、巴基斯坦地质学家加强合作研究，开展横穿喜马拉雅造山带的地质、地球物理综合研究。

中国有很多地质构造独特的地区，包括天山、昆仑山等，中方已有长期研究的成果与经验，也希望与包括美国在内的海外科学家，就这些地区的地学问题开展合作研究。中方重视基础科学与应用科学的衔接，希望通过研究深部地质探究深部成矿区域背景及地震预报，通过研究盆地形成演化及油气生成关系，加快开发当地资源，从而促进青藏高原地区的经济发展。

INDEPTH第四阶段合作研究于2007年起步，由中国、美国、德国三国科学家合作研究昆仑山深部结构与造山机制。昆仑山东部屹立在中国青藏高原北部，海拔在5000-6000米，是研究地球科学的热点地区，近些年来沿昆仑山南部边缘地带曾多次发生大地震，如松潘7.8级、昆仑山口西8.1级、汶川8.0级等大地震给当地造成极大的破坏，更促进了人们对这一地区的研究工作。INDEPTH 第四阶段重点研究的是200公里以浅的地壳与上地幔部分，并与地表的构造地质调查密切结合。野外工作结束后，随着室内研究的逐步深入，中国、美国、德国地质学家认识到昆仑-柴达木地块是一个地块，有统一的基底；昆仑地块地壳厚度为65～70km，较正常地壳厚了近1倍。

伴随着中国西部大开发和建设“丝绸之路经济带”战略的实施，中美地学合作之路将越走越宽广。