我在世界屋脊上獲得地球深部信息

2020-03-11 01:43:30口述整理

文史博覽 2020年1期

口述/ 整理/

1972年，在周恩來總理關于要加強基礎理論研究指示的鼓舞下，青藏高原的考察工作又重新提上日程。1972年年底，中國科學院在蘭州召開的珠穆朗瑪峰學術會議上，專門討論并制定了《中國科學院青藏高原1973—1980年綜合科學考察規(guī)劃》，按照這一規(guī)劃，1973年組成了中國科學院青藏高原綜合科學考察隊，決定全面考察西藏自治區(qū)。

人類首次對青藏高原進行地球物理考察

1974年，我參加了青藏高原綜合科學考察隊。當時首先考慮的是我們搞地球物理的進藏去考察什么，即解決什么科學問題。是要弄清楚青藏高原為什么會隆升？當時板塊構造理論已經(jīng)問世了，有科學家認為是歐亞板塊和印度板塊碰撞的結果，是縫合帶等，也有很多爭論。縫合帶到底是在恒河平原地區(qū)還是在喜馬拉雅地區(qū)的雅魯藏布江地帶，都不是很清楚。縫合帶邊緣的資源，無論是金屬礦產(chǎn)資源、油氣資源，地震災害，或者是其他地質(zhì)方面的災害，又會怎么樣產(chǎn)生和伴隨？這些問題都不清楚。這一連串的問號迫使我去思考、探索，尋找答案！

那時我就是帶著這些科學疑問進藏進行考察的。我是地球物理分隊業(yè)務方面的負責人，副隊長。我們進藏后首要的工作就是架設地震臺，搞重力觀測、地磁場觀測、地熱場觀測、地震波場觀測。

我們組被封為“機械化部隊”。在人工源爆炸實驗中，每一次爆炸之后就必須取得地震波在深處傳播的行為與數(shù)據(jù)。我們要求爆炸激發(fā)的地震波要往地下傳抵80公里左右深處。所以我們這種工作也是相當費錢的。青藏高原科學考察時，有搞地質(zhì)的、地化的等。比如搞地質(zhì)的，他們出去使用的是地質(zhì)錘、放大鏡和羅盤，搞地理的主要是觀察和搜集資料，都不需要做大型實驗。而我們是用了幾十部車：跑重力觀測的、地熱觀測的、地磁觀測的，搞地震儀器和布臺網(wǎng)的。

第一次我們就布了很多地震觀測臺站，但是觀測的人手不夠，所以第二次進藏時，我就帶領成都地質(zhì)學院(今成都理工大學)物探系一個班的學生，40人左右，請他們和我們一起搞觀測。成都地質(zhì)學院同意讓我?guī)W生進藏的條件是，回來之后給他們講一個學期的地殼與上地幔地震探測課。考慮到培養(yǎng)新人和完成考察任務，我都答應了。我進藏之后牙都掉光了，說話漏氣，但我也堅持講課，因為有約在先嘛!現(xiàn)在這些學生都是相當不錯的了，有不少人成了教授、研究員、高級工程師等。

這一年進藏，我們成為世界上最早在青藏高原取得地球深部信息的人，確有不少新的發(fā)現(xiàn)，獲得不少新的知識。

軍隊、政府和群眾的大力支持

地震觀測是要先進行爆炸的，要在爆炸之后才能形成地震波，然后把地震波傳到殼、幔深處，波在地下不同的地方再返回來，然后進行數(shù)據(jù)處理，所以首先就需要炸藥激發(fā)地震波。1974年前后，西藏是沒有地方制造炸藥的，炸藥包括雷管都要從內(nèi)地拉進去。這個問題使我相當發(fā)愁，到成都之后，我就闖了一下成都軍區(qū)。有一位干部，好像是個參謀，接待了我。我就給他講了我們?nèi)蝿盏膩睚埲ッ}和面臨的困難，是來求助的！部隊的同志非常熱情，非常愿意幫我們完成這個任務。但是他們說，你要到北京總參謀部，讓總部給我們一個命令。我們回京后就通過科學院到總參辦了一個函給成都軍區(qū)。成都軍區(qū)二話沒說就派了一個連，拉了60噸炸藥進藏。從內(nèi)地到青藏高原，山高、路險、路遠，當時的經(jīng)濟條件和政治條件都不是很好，運送60噸炸藥的困難是可想而知的。部隊的指導員和連長親自帶隊，長途跋涉，將炸藥安全送到了拉薩。他們一分錢都不取，衣食住行也不要我們管。我們過意不去，和他們管政治的領導商量，給部隊同志一點喝水的錢，他們也不要！因為部隊是把給我們拉炸藥作為一項國家任務來完成的。

地球物理組在羊卓雍措進行人工地震測量（章銘陶供圖）

到了拉薩，成都軍區(qū)又給我們找好了存放炸藥的炸藥庫。60噸炸藥，出點問題可不得了呀。是什么概念呢？炸一棟樓只要幾十公斤TNT（烈性炸藥）就夠了。

1975年5月我們剛到拉薩時，住在拉薩的第三招待所，西藏軍區(qū)的作戰(zhàn)部部長馬上就來招待所看望我們。后來我才了解到，他是我領進藏的那些年輕人里頭一位叫田東生的叔叔。田部長后來到濟南軍區(qū)當副司令去了。他對我們問寒問暖，問我們需要什么。我們需要1∶50000的地形圖定位，因為那時還沒有GPS，田部長一口答應：“從作戰(zhàn)部取。”

炸藥問題解決了，又遇到了怎樣起爆激發(fā)地震波場的難題。青藏高原的湖水為冰雪融化水，溫度很低，當時設計的激發(fā)方式為水底整體一次爆炸，以形成“點源”激發(fā)地震波場。因為沿該剖面各爆炸點的炸藥量為3～15噸不等，整體炸藥要形成瞬時同步齊炸，又要求組合而成的巨型藥包不透水，而且還要引出雷管，在湖里水底進行爆炸，我們所里這幾個書生，誰能擔任得了這個任務??！所以我們就跟西藏軍區(qū)說，我們在湖里爆炸需要舟橋、工兵，西藏軍區(qū)領導滿口答應，撥給了我們一個舟橋連、一個工兵排、一個通訊班，而且湖里爆炸完全是部隊操作，一分錢都不取。

當時炸藥包要人工裝到塑料口袋里，然后捆綁閉口，再用舟橋運到湖中間，再慢慢沉入水底，這些都是工兵來做。舟橋連在湖上架起舟橋，把炸藥裝在沖鋒舟上，工兵再去把雷管安好，通電流起炸。我們在羊卓雍措(藏語把“湖”叫“措”)用了6噸炸藥，納木措用了15噸炸藥，取得了來自地球深處100公里以內(nèi)不同界面的地震波場的信息。沒有舟橋部隊，沒有工兵幫助是根本不行的。

我在西藏進行野外實驗工作，高原反應都很厲害。有一次我到羊卓雍措去，給我開車的是一藏族司機。我們到了羊卓雍措后，天色已晚，那里是一個爆炸地點，海拔4600米。晚上我睡覺時他不讓我脫衣服。他說白天我聽你的，晚上你聽我的；他還不讓我躺下睡覺，用被子和衣服把我的背墊得很高，讓我靠在被子上，他才去睡覺。第二天有人問他為什么，他說你們漢人不適應高原，有些人睡覺，就在這個海拔高的地方睡過去了。特別是頭一兩天不能躺下睡覺，年紀大一點的人更不能躺下睡覺，至少要適應幾天，慢慢就好了。這使我不僅非常感激，也更加堅定了要為西藏人民和西藏建設做貢獻的信念。

第一次在羊卓雍措爆炸就收到良好記錄，方毅副總理親自打電報向我們祝賀。我們從拉薩回到北京之后，方毅副總理還接見了我們部分科考隊員。當時國務院總理是華國鋒，還給我們這次青藏高原科學考察的同志們發(fā)了一個國務院的嘉獎令！這些在精神上都給了我們很大的鼓勵，所以我們再苦也不覺得苦，只想怎么取得可靠的深部信息，以揭示青藏高原形成的奧秘，為國爭光。

開創(chuàng)國際合作的新局面

1980年在中國召開了青藏高原國際科學討論會。在這次國際會議上，地球物理所做了兩個大會報告，一個是我，另一個是國家地震局的環(huán)文林同志。在分會場上我們有二十幾個報告。美國科學家皮特·莫爾納到來之后，首先問我，滕先生，請你快告訴我青藏高原上地幔頂部的速度是多少。我告訴他是8.15±0.05公里/秒，他當場就高興得跳起來了。因為這是在青藏高原取得的第一個數(shù)據(jù)。意大利底里亞斯特大學有一位科學家叫馬魯西，這個大學在地球物理研究方面在世界上是很有名氣的，那里有一個世界地球物理研究中心。馬魯西教授聽完報告之后對我說，你們做了這么多工作，我真沒有想到，你們確實第一次開辟了對青藏高原的地球物理研究，為世界地球科學研究做出了重要貢獻。

為什么國際上的科學家們都對青藏高原研究這樣重視呢？我想主要是因為青藏高原研究可深化對地球本體的認識，對全球大陸動力學研究，也至關重要。在全球整個動力環(huán)境中，為什么在中國形成了這樣高的一個高原，高出海平面達八九公里？又為什么在那樣低的南海，馬里亞納海溝向下延伸十幾公里呢？而這一高一低可以說是世界上中、新生代以來最為壯觀的地質(zhì)事件，所以在青藏高原科學會議上來了十幾個國家的科學家，還都紛紛要求與中國合作。

最先開始合作的是法國，這個可能跟政治有關，因為法國是第一個與中國正式建交的西方大國。在開國際會議的前夕，法國人搶先一步，較早地與中國官方提出合作的要求，并達成了意向。中法合作期間我曾兩次到巴黎談判，我是地球物理學方面的學術代表之一，這已是20世紀80年代之后的事情了。

青藏高原科學討論會之后很快實施了中法合作考察。在共同合作進程中發(fā)現(xiàn)，我們的硬件水平當時不如法國，他們的儀器比較好，但是理論研究上我們并不比他們差。法國人派了不少科學家來華，也帶來了不少儀器設備到青藏高原去觀測。

這對于我們國家有兩個好處，一是他們給我們留下了部分儀器，我們后來又進行仿制，從那以后觀測的儀器條件就有了很大改善。二是為我們培養(yǎng)了一些人。但是后來法國人卻搶先發(fā)表了成果，雖然也掛上了中國人的名字。為此，我們覺得必須盡快地發(fā)表一批文章，于是在1985年出版了一本《地球物理》專輯，專門討論青藏高原的地球物理成果，共有十幾篇文章，在國內(nèi)外的影響還是不錯的。

珠峰科考隊在海拔7007米的珠峰北坳進行重力測量（章銘陶供圖）

中法合作結束以后，德國人、英國人、美國人、日本人也都進來了。因為大家都認識到青藏高原對地球物理來說是一個很關鍵的地區(qū)，很多現(xiàn)象不是從地表的現(xiàn)象可以解釋得了的，而要從地球內(nèi)部力系的作用，從地球內(nèi)部物質(zhì)和能量的交換來解釋，是地球內(nèi)部物理力學作用過程起主導的動力機制造成的。應該說，我們自己對青藏高原科學考察和中法等國際合作，不僅使各國地球物理學界比較了解了我們的工作，而且對我們的成果引用也很多、很廣，讓我們的青藏高原地球物理研究在世界上占有了一席之地。

奉獻青春甚至犧牲生命

我們在西藏遇到的第一個災難是犧牲了一位同志。我們在很多地方都設置了地震臺，在亞東也設了一個長時間的天然地震觀測的地震臺。亞東有一個部隊的團部，觀測的同志就住在兵站里。因為我們這個臺站在冬天也要記錄，也要派人看守，不能停機，可以說當時就沒有比這個團部更好的住地了。我們燒的柴火、吃的東西全是部隊的。我們駐在這里的幾位同志總是不落忍，想為這個兵站做一點貢獻。那時燒柴火要去撿，正好趕上雅魯藏布江的上游漂下來很多樹干，我們有一位同志叫梁家慶，就去撈水里的木柴。他站在岸邊的一塊長滿了青苔的石頭上,腳一滑，就掉進水里，被沖走了。這可急壞了大家。在附近水域怎么找也找不到，發(fā)動很多人到遠處去找也不見蹤影。第二年開春，看見了他的遺體，就掛在他滑下去的附近地帶水里的亂樹枝中間，尸體已經(jīng)腐爛了。想起這件事，我就要掉淚，非常難過。

有一次我們在一個湖里爆炸，我不記得是羊卓雍措還是普莫雍措了，幾噸重的巨型炸藥包已經(jīng)沉到湖底去了，可是起爆的時候出了一點問題，這個炸藥包已經(jīng)點火但是沒有起爆，是什么原因搞不清楚，必須跳進水里去檢查和排除故障，那是相當危險的。當然也可以有第二個方法，就是把炸藥包裝上雷管爆炸報廢，可這是國家的財產(chǎn)呀！有一位同志叫賴明慧，是專門負責儀器硬件的，負責爆炸點的零時記錄和指揮工作。他第一個跳下水去，水深至少有幾十米，而且湖水是雪融化的水，可冰了！但當時那個情況很緊急，他顧不得水有多深多冷了。后來解放軍戰(zhàn)士也都跟著他跳了下去。賴明慧下去后發(fā)現(xiàn)是接觸不良，排除了故障。后來我推薦他得了竺可楨獎。當時這個獎一開始要給我，我說這個獎要給有突出貢獻的人，真正是闖過來的人，所以一定要給他。

那時在西藏的工作條件、生活條件都很艱苦，在湖邊這些爆炸點的同志問我，能不能買點兒酒給下到湖水里去的同志，在下湖之前喝一點暖暖身子。我當然要答應了，但那時像這種情況就很特殊了。

1998年，我們室要在青藏高原做大地地磁測深的測量，野外需要錢。因為要跑野外，就在西寧租了科學院一個單位的一輛吉普車，派兩個人進去送錢。一位同志是于桂生，他是準備培養(yǎng)作為野外施工總指揮接班人的，還有一位博士生，在過唐古拉山的時候，當時下了點小雨，在一個較為平坦的地方翻了車。這兩位同志當場就犧牲了！令人悲痛至極！

搞科學研究要付出這么巨大的代價，不僅是要流汗，要奉獻青春，還要流血，甚至犧牲生命。我們在談青藏高原的地球物理考察，特別是在談到成果的時候，一樁樁往事就會涌上心頭，這是我們永遠都不能忘記的悲痛……因為我們所取得的大量成果和發(fā)現(xiàn)中，都凝結著戰(zhàn)友們的血和汗。

青藏高原科考奠定了中國在國際上的話語權

我們青藏高原考察隊地球物理分隊在科學上取得了哪些成果呢？我想只能綜合起來很簡單地說一下梗概吧。

先說說早期的。一個是重力均衡問題。1905年的時候，有一個美國的科學家叫艾瑞，是非常著名的重力學家，是重力均衡補償學說的創(chuàng)始人。他提出來在喜馬拉雅山地帶，重力是均衡的。通俗一點說就是有多高的山下面就有多深的根。因此我們就布置了重力場的測量，重力測量的目的就是要看看它到底是均衡的還是不均衡的。換句話說，就是看喜馬拉雅山系還活動不活動。我們的觀測實驗得出一個很有意思的結論：喜馬拉雅山?jīng)]有山根，而且從喜馬拉雅山往南一直到加德滿都地區(qū)，重力均衡異常達到120毫伽(mGal),說明重力是不均衡的。從加德滿都穿過恒河平原，然后越過喜馬拉雅山造山帶，再到我們的雅魯藏布江，重力才真正的均衡，才趨于零值了，而在其間的整個地帶都是不均衡的。喜馬拉雅山脈還在升起，深部物質(zhì)還在運動。應該說，我們在重力方面的這一發(fā)現(xiàn)和學術成果是非常重要的。

另外我們做了大地地磁測深。通過這一研究我們發(fā)現(xiàn)從地殼到地幔，100～200公里深度范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)了電阻率很低的低阻層，而且這個低阻層分布又是不均勻的。這就是說，在殼、幔深處還有物質(zhì)在熔融或半熔融，因為這些物質(zhì)是比較軟的。通過人工源地震探測還發(fā)現(xiàn)，在印度洋板塊向北運移的時候，塊體在北部力系作用下向南運動。所以說在青藏高原的南、北兩側形成一對相互擠壓的作用力，因此迫使高原向上升起。

綜合來說，我們覺得印度板塊和歐亞板塊之間的陸——陸碰撞不是一條線，而是從恒河平原的北緣跨過喜馬拉雅造山帶，一直到雅魯藏布江。在這寬500公里左右的區(qū)間是兩大板塊的碰撞擠壓的過渡帶，而不是一條簡單的縫合線。這應當是我們首先發(fā)現(xiàn)和提出來的！

青藏高原地殼是巨厚的，有70公里左右，但是巖石圈卻是相對較薄的，100多公里厚；地殼在華北地區(qū)的厚度是35～40公里，一般巖石圈的厚度也只有80～90公里。相對來說，青藏高原是薄巖石圈。很多年以前，有個美國人叫福爾摩斯，他認為青藏高原的地殼是兩個地殼加在一起造成的，我們做了實際觀測和一系列反演的計算工作，取得了第一手數(shù)據(jù)，證明了他的這一想法是不對的。這里就是一個完整的地殼，而且是正常的地殼速度層序。首次在青藏高原發(fā)現(xiàn)的這一結果一直到現(xiàn)在仍“穩(wěn)如泰山”，應該說在全球范圍都達成了共識。我們所發(fā)表的文章在世界上引用率是很高的。

過去人們認為，地球深處(500～2000米)與國民經(jīng)濟好似沒什么關系。這是一種誤解。最近我通過研究提出金屬礦產(chǎn)的第二深度空間找礦勘探與開發(fā)的新理念(以前只是在0～500米這一空間找礦勘探)；油氣勘探也必須向深部發(fā)展。今后鉆井必須在5000～10000米的深度空間進行。