9月4日（星期三）消息，国外知名 科学 网站的主要内容如下：
《自然》网站（www.nature.com）
人工智能正在帮助我们进一步理解气味
我们理解气味所面临的一个主要问题是，分子的 化学 结构几乎不能揭示它的气味。两种结构非常相似的化学物质闻起来却截然不同，而两种完全不同的化学结构却可能产生几乎相同的气味。另一个难题是理清气味之间的关联。视觉有一个简单的光谱调色板：红、绿、蓝和所有的中间颜色；声音有频率和音量。而气味却没有明显的参数，这使得预测嗅觉成为一项挑战。
然而，随着结构生物学、数据分析和人工智能（AI）的进步，这一局面开始发生改变。许多科学家希望，通过破解嗅觉密码，可以帮助他们了解动物如何利用这种基本的感觉来寻找食物或配偶，以及它如何影响记忆、情绪、压力、食欲等。
另一些科学家正试图将气味数字化，开发新技术：用于根据气味诊断疾病的设备；更好、更安全的驱虫剂；以及为价值300亿美元的香精和香水市场提供价格更为亲民或更加有效的香气分子。至少已有20家初创公司正尝试制造可用于健康和公共安全的电子鼻。
研究人员已经提出了一些计算模型，试图将化学结构与气味联系起来，但现有模型往往基于相当狭窄的数据集，或者只能在气味被校准为相同的感知强度时做出预测。2020年，一支研究团队报告了一种模型，该模型能够预测现实世界中混合气味的相似度，并成功识别出玫瑰与紫罗兰气味的相似性。
《科学》网站（www.science.org）
地震可能促进 地壳 中黄金的形成
长期以来，科学家们一直对地壳中如何形成大块黄金感到困惑。最近发表在《自然地球科学》（Nature Geoscience）上的一项研究表明，地震可能会使石英产生电荷，从而使自由悬浮的金颗粒聚集在一起，形成勘探者梦寐以求的金块。
这一效应目前只在实验室中被观察到，是否能在现实条件下形成大量金矿仍需进一步研究。
大多数大块金块都是在石英矿脉中被发现的，石英是地壳中常见的 矿物 。科学家们早已知道，富含金的热液通过数千次地震造成的裂缝渗透进石英脉中。
然而，黄金并不易溶解，意味着它在热液中的含量很低。科学家们一直无法解释，这些金粒是如何在一个地方开始聚集，最终形成重达数百公斤的金块的。
澳大利亚莫纳什大学的研究人员猜测，电可能是答案。石英是一种压电材料，当受到机械应力时，它会产生电荷——这一特性使它在手表和电子设备中有重要应用。电荷也可以使流体中的金离子获得电子，从而生成固态金。
这些固体金可以在石英的电场中作为导体，吸引更多金离子聚集在同一位置，最终形成金块。实验显示，即使对石英施加适度的压力，也会导致金在晶体表面积聚。研究人员指出，随着时间的推移，这些金粒会逐渐聚集变大。
此外，研究人员指出，积累的黄金会加强电反应，促进金块形成过程。
《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）
研究人员开发了一种工具，可测量人体肠道 微生物 群的健康状况
美国妙佑医疗国际（Mayo Clinic）的一组研究人员开发了一种创新的计算工具，可通过分析肠道微生物群来评估人体的整体健康。肠道微生物群是消化系统中由数万亿细菌、真菌、病毒及其他微生物构成的复杂生态系统。
在《自然通讯》（Nature Communications）上发表的最新研究中，该工具能够以至少80%的准确率区分健康个体和患病个体。该工具通过分析来自不同疾病、地理区域和人口群体的8000多个粪便样本开发而成。
这一工具名为“肠道微生物群健康指数”，可以检测肠道健康的细微变化，帮助判断个体是否患病或处于康复状态。
研究人员通过识别关键的微生物种类、选择最相关的特征并优化机器学习模型，开发了这一工具。最终结果是一个能够筛选肠道样本并量化其健康程度的指数。
该团队还在各种临床情况下测试了其工具，包括接受过粪便微生物群移植的人，以及改变膳食纤维摄入量或接触抗生素的人，以证明其检测肠道健康变化的能力。
《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）
1、突破性超声设备在临床试验中成功治疗慢性疼痛
疼痛是人体重要的生物预警系统，但多种原因可能导致这些信号失灵。对于慢性疼痛患者，问题常常源于大脑深处错误的信号，这些信号引发了对已愈合的伤口、截肢或其他复杂难解情况的错误警报。
患者们一直在寻找新的治疗方案。如今，美国犹他大学开发的一种名为 Diadem 的新型生物医学设备，可能为这种长期问题提供了一个实用的解决方案。
Diadem 利用超声波非侵入性地刺激大脑深层区域，潜在地阻断导致慢性疼痛的错误信号。该方法基于神经调节技术，直接调控特定大脑回路的活动。相比之下，传统的神经调节方法，如电流或磁场，难以有效地作用于研究人员当前实验中的大脑结构——前扣带皮层。
研究人员在初步功能性核磁共振扫描后，调整了Diadem的超声波发射器，以修正声波在头骨及其他大脑结构中的偏离。该研究成果发表在《自然通信工程》（Nature Communications Engineering）杂志上。
目前，研究团队正准备进入三期临床试验，这是美国食品和药物管理局（FDA）批准 Diadem 用于大众治疗的最后阶段。
2、大自然的意外法则：过多和谐会导致混乱
达尔文曾困惑于自然界的合作行为——这种行为似乎违背了自然选择和适者生存的观念。然而，过去几十年里，进化数学家们利用博弈论更好地理解了进化为何在支持自私行为的同时，仍然保留了合作的存在。
在基本层面上，合作只有在成本低、收益大的情况下才会兴盛。当合作变得过于昂贵，它便会消失——至少在纯数学领域如此。物种间的共生关系，如传粉者与植物间的相互依赖，也遵循类似的模式。
不过，发表在《PNAS Nexus》期刊上的新模型为这一理论增加了一个新的复杂维度。研究表明，哪怕在理论上适宜繁荣的环境中，物种间的合作也可能会崩溃。
加拿大不列颠哥伦比亚大学的一组进化动力学数学家开发了这一模型。他们表示：“当我们在模型中优化合作条件时，两个物种的互惠行为频率如预期增加。”
“然而，在我们的模拟中，当合作频率接近50%时，突然出现了分裂。在一个物种中，更多合作者集中，而在另一个物种中，不对称性随着条件改善而加剧。”
虽然先前已经有“合作对称性破坏”的模型存在，但这一新模型首次允许每个群体的个体以更自然的方式互动和联合。
3、科学家开发新的分子策略，突破电子小型化障碍
随着电子设备越来越小，物理尺寸的限制开始阻碍摩尔定律的持续应用，即硅基微芯片晶体管密度每两年翻一番。分子电子学利用单个分子作为电子器件的基本组件，为进一步缩小电子设备提供了可能。
分子电子设备需要精确控制电流流动，但单分子组件的动态特性会影响器件的性能和一致性。
美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员提出了一种独特的策略，通过使用具有刚性骨架的分子——即形状持久的阶梯型分子，来控制分子的电导。此外，他们还展示了一种简单的“一锅法”合成这些分子。此策略也成功应用于蝴蝶状分子的合成，展示了其在控制分子电导上的普遍适用性。
阶梯型分子由不间断的化学环序列构成，环之间至少有两个共享原子，使分子“锁定”在特定构象中。这一结构提供了形状的持久性，并限制了分子的旋转运动，从而最小化了电导的变化。
为了优化此类分子的电导特性，研究小组开发了一种“一锅”合成方法，能够产生化学上多样化的带电阶梯分子。与传统的合成方法相比，该方法所需的起始材料更简单且易于商业获取。
此外，研究团队还通过设计、合成和表征蝴蝶状分子，验证了这种形状持久分子的广泛应用性。（刘春）
地震的科学解释是什么？
随着科学和技术的进步，大量的实证数据使得地震研究逐渐成为一门系统、完善的科学，现代人对地震做出了更接近真相的解释。 现代科学认为地震是由地壳运动引起的，由于地球在不断的运动和变化中，逐渐积累了巨大的能量，在地壳某些脆弱地带，造成岩层突然发生破裂或者引发原有断层的错动，这就是地震。
板块构造学说是1968年法国地质学家勒皮雄与麦肯齐、摩根等人提出的一种新的大陆漂移说，该学说将全球地壳划分为六大板块：太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块（包括澳洲）和南极板块。 一般说来，在板块内部，地壳相对比较稳定，而板块与板块交界处，则是地壳比较活动的地带，这里火山、地震活动以及断裂、挤压褶皱、岩浆上升、地壳俯冲等频繁发生。 该学说将占世界地震总量90%以上的构造地震成因归结为地壳各板块之间相互碰撞挤压的结果。 根据板块结构理论的分析，可以解释我国西部地区频繁发生强烈地震的问题：印度次大陆板块不断与欧亚大陆板块碰撞并且不断挤压，形成了仅次于太平洋地震带的、世界上第二大地震带——地中海—喜马拉雅地震带。 该地震带东西分布，横贯欧亚大陆，正好经过我国喜马拉雅山脉地区，所以我国西部地区就成为世界上大陆地震最活跃、最强烈、最集中的地区之一。
除了地质因素外，人类自身的活动有时候也能引发地震，尤其是现在，人类所能实施的工程越来越浩大，对地球的影响也越来越大，所以在这方面一定要引起警惕。
根据具体诱因，可以把地震分为构造地震、火山地震、陷落地震、诱发地震和人工地震等，下面将一一详述。
构造地震
构造地震往往是由于地壳发生断层引起的，所以又称“断层地震”。 “断层”是指地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造，大小不一、规模不等，但都破坏了岩层的连续性和完整性。 地壳（或岩石圈）在构造运动中发生形变，当形变超出了岩石的承受能力，岩石就发生断裂，在构造运动中长期积累的能量迅速释放，造成岩石振动，从而形成地震。 构造地震是地震的主要类型，90%以上的地震、几乎所有的破坏性地震都属于构造地震。
在一定时间内，发生在同一震源区的一系列大小不同的地震，且其发震机制具有某种内在联系或有共同的发震构造的一组地震总称地震序列。根据地震序列的表现形式，可以把构造地震分为以下几种主要类型：
（1）孤立型地震
前震和余震都很稀少，而且余震的震级与主震震级相差也很大，大小地震不成比例。 地震能量基本上是通过主震一次释放出来的，前、余震能量的总和常常不到主震的1/1 000。 2009年3月20日2时38分，吉林省四平市伊通满族自治县、公主岭市交界发生4.3级地震，震中距长春市约70千米、距沈阳市约240千米。 四平、长春地区有震感，但过程仅仅几秒钟，大多数人还没感觉到就过去了。 吉林省地震局当日下午对外通报称，该次地震属于孤立型地震。
（2）主震——余震型地震
一个地震序列中，最大的地震特别突出，所释放的能量占全序列能量的90%以上，最大地震与次大地震的震级之差大于等于0.6，而小于等于2.4。 这个最大的地震叫主震；其他较小的地震中，发生在主震前的叫前震，发生在主震后的叫余震。 这次的汶川地震就属于比较典型的主震——余震型地震。 2008年5月12日14时28分04秒，发生在四川汶川县（北纬31.0度，东经103.4度）的主震为8.0级地震，随后一段时间分别发生了几次6.0～6.4级余震，其他余震级别都比较小，最大地震与次大地震的震级之差在0.6与2.4之间。
（3）双震型地震
一个地震活动序列中，90%以上的能量主要由发生时间接近、地点接近、大小接近的两次地震释放，最大地震与次大地震的震级之差小于等于0.5。 1980年4月18日青海省天峻县发生5.2级地震，4月24日原震区又发生5.0级地震。 在这个地震序列中，只有这两次地震的震级差小于0.5，其他的余震都比较小，属双震型。
（4）震群型地震
一个地震序列的主要能量是通过多次震级相近的地震释放的，震级之差小于等于0.5的最大地震数达到3或更多，没有明显的主震，最大地震在全序列中所占能量比例一般均小于80％。
震群型地震的特点是地震频度高，能量的释放有明显的起伏，衰减速度慢，活动的持续时间长。 震群的震源往往较浅（小于10千米），随时间震群的分布范围也逐渐扩大。 1966年的邢台地震就属于这一类型。 1966年3月8日5时29分，在河北省邢台地区隆尧县东发生了6.8级强烈地震，随后从3月8日至29日在21天的时间里，邢台地区连续发生了5次6级以上地震。
火山地震
由于火山活动时岩浆喷发冲击或热力作用而引起的地震，称为火山地震。 这类地震可产生在火山喷发的前夕，亦可在火山喷发的同时。 其特点是震源常限于火山活动地带，一般深度不超过10千米的浅源地震，震级较大，多属于没有主震的地震群型，影响范围小。 有些地震发生在火山附近，震源深度为1～10千米，其发生与火山喷发活动没有直接的或明确的关系，但与地下岩浆或气体状态变化所产生的地应力分布的变化有关，这种地震称为A型火山地震。 还有些地震集中发生在活火山口附近的狭小范围内，震源深度浅于1千米，影响范围很小，称为B型火山地震。 有时地下岩浆冲至接近地面，但未喷出地表，也可以产生地震，称为潜火山地震。
地震和火山往往存在关联。 火山爆发可能会激发地震，而发生在火山附近的地震也可能引起火山爆发。 1999年记录的27起火山活动，有14起出现在土耳其大地震以后短短的两个多月内。 著名的腾冲火山群位于滇西横断山系南段的高黎贡山西侧，火山及熔岩流以腾冲县城为中心成一南北向延伸的长条形，面积87×33平方公里，计有火山锥70余座，其中火口完整的22座，遭破坏的10座，其余为无火口火山。 火山及熔岩活动自上新世始至全新世。 本区以极丰富的地热资源著称于世，据1974年不完全统计，腾冲县79个泉群中，温度在90℃以上者有10处，地表天然热流量达25.498×104千焦耳/秒，一年相当于燃烧27万吨标准煤。 在地热区高温中心热海热田，遍布汽泉、热泉、沸泉，水声鼎沸，水汽蒸腾，数里之外可见。 该区地震频繁，并具岩浆冲击型地震的特点：小震、群震、浅震甚多。
陷落地震
由于地下水溶解了可溶性岩石，使岩石中出现空洞并逐渐扩大，或由于地下开采形成了巨大的空洞，造成岩石顶部和土层崩塌陷落，这种情况引起的地震叫陷落地震。 地震能量主要来自重力作用。 陷落地震主要发生在石灰岩或其他岩溶岩石地区，由于地下溶洞不断扩大，洞顶崩塌，引起震动。 矿洞塌陷或大规模山崩、滑坡等亦可导致这类地震发生。 这类地震为数很少，约占地震总数的3%，震级都很小，影响范围不大。
广西桂林是典型的喀斯特地貌，由于特殊的地质条件，这里发生的地震多为陷落地震，特点是小震级、窄范围、高烈度、局部破坏严重。 1981年9月24日16时30分，桂林市平乐县发生了陷落地震，垂直下陷120米，水平移动800米，宽度60～100米。 老虎冲两侧农田全部被砂泥乱石淹没，覆盖厚度10～30米。 1997年11月11日11点54分，桂林市雁山区柘木镇柘木村发生里氏1.2级的陷落地震。 此次地震造成地面塌陷的受灾总面积约10万平方米。 据查是桂林陷落地震史上受灾最严重、地面塌陷面积最大，而陷坑最多又相对集中的一次震害。
诱发地震
在特定的地区因某种地壳外界因素诱发而引起的地震，称为诱发地震。 这些外界因素可以是地下核爆炸、陨石坠落、油井灌水等，其中最常见的是水库地震。 水库蓄水后改变了地面的应力状态，且库水渗透到已有的断层中，起到润滑和腐蚀作用，促使断层产生新的滑动。 但是，并不是所有的水库蓄水后都会发生水库地震，只有当库区存在活动断裂、岩性刚硬等条件，才有诱发的可能性。 科研工作者总结出水库诱发地震的7项标志：（1）坝高大于100米，库容大于10亿立方米；（2）库坝区有活动断裂；（3）库坝区为中新生代断陷盆地或其边缘，近代升降活动明显；（4）深部存在重力梯度异常；（5）岩体深部张裂隙发育，透水性强；（6）库坝区历史上曾有地震发生；（7）库坝区有温泉。
按工程地质条件来分类，水库诱发地震具有不同的成因类型，主要有岩溶塌陷型和断层破裂型。 岩溶塌陷型水库诱发地震最常见，多为弱震或中强震。 我国在岩溶地区的大型水库有8个，其中4个诱发了地震。 断层破裂型水库诱发地震发生的概率虽然较低，但有可能诱发中强震或强震。 我国新丰江水库和印度柯依纳水库的诱发地震都属于这种类型。
新丰江水库又称万绿湖，始建于1958年，是一个集灌溉、发电、防洪于一体的水利工程，1959年10月20日，水库开始蓄水，新丰江水库蓄水的同年11月便录得有地震活动；1960年5月，水库的水位蓄到81米时，发生了3至4次强度为3.1级左右的有感地震；1960年7月18日，水库水位升到90米时，发生强度为4.3级的中度地震；1962年3月19日，水库水位升到110.5米时，发生了震级6.1级的强震，震中位于大坝下游1.1千米处，震源的深度约为5千米，此次地震对大坝的局部地段造成损害。 此后，地震的强度逐年迅速减弱。
印度科依纳（KOYNA）水库位于印度孟买城以南230公里的地方。 印度科依纳水库不但大坝底下的地基十分理想，而且水库所在地区的地质结构完整。 从地质板块学的观点来看，这座水库是建造在印度板块上，是印度—澳大利亚板块的一部分，于几百万年前就已经形成。 人们认为这种地质结构是最稳定的，即所谓的无震区，而且在水库建造之前，也没有地震的记载。 1963年科依纳水库竣工并当即蓄水启用。 在这之后，附近地区就小震不断，在1964年和1965年之间，最高一周地震次数达40多次。 水库在1965年蓄满水，之后地震次数增多，强度加大。 到1967年，一周地震次数竟高达320次。 在1967年9月13日发生了一次震级5.5级的地震，1967年12月11日在大坝附近发生了震级为6.5级的地震，震中烈度为8度。 在印度科依纳水库诱发地震之前，人们认为水库诱发地震的强度不会超过6级。 但是科依纳水库诱发地震之后，这个指标修正为6.5级。
人工地震
广义的人工地震是由人为活动引起的地震。 如工业爆破、地下核爆炸造成的振动，还有打桩、爆破，乃至车辆通行，都可形成人工地震。 狭义的人工地震可以理解成，为了研究地震而用人工爆炸的方法制造的地震，其震级很小，地点可以由人自由确定，规模大小可以控制。
“城市地震活断层探测与地震危险性评价”是一个全国性的勘察项目，是国家“十五”计划之一，全国重点城市都要进行这样的深部地震勘察项目，旨在了解活动断层的分布和危害性，并采取有针对性的防震减灾措施，可以大大减轻城市地震灾害。 而人工地震就是勘查的主要手段，通过人工地震造成地震波，再通过对地震波的分析研究城市活断层并进行有关评估。 有专家形象地称这是在“给地球做CT”。
2004年4月1日凌晨1点，“嘭！嘭！”万籁俱寂的上海南汇以东海滩突然发出两声闷响，方圆1千米的大地随之微微颤动，地下泥浆伴随着水柱冲天而起。 瞬间，上海市地震局测震台网和强震台网监测仪器屏幕上出现地震波信号，5分钟后，结果显示：南汇地区“地震”2.1级。 这就是由上海科技人员遥控、由1.68吨炸药制造的“人工地震”。 “人工地震”的“震源”有2个，其中1个震源埋设的炸药达1.5吨，科技人员打出8个直径20厘米左右、深达40米的井孔，把炸药埋在地下。 凌晨1点，GPS引爆后，爆炸能量穿透地下30公里，直抵地壳和地幔的分界处——莫霍面地壳同地幔间的分界面，是原南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇于1909年发现，故以他的名字命名，称为莫霍洛维奇不连续面，简称莫霍面（或莫氏面）。 。 仅仅25秒，远在200千米外的浙江长兴地区的地震监测仪就收到了它的地震波。 另一个相距10千米的“震源”则埋设了180公斤炸药，它能对地下30千米的地壳介质结构作出“精细扫描”。
知识点新丰江水库地震
新丰江水库大坝是世界上第一座经受六级地震考验的超百米高混凝土大坝。
新丰江水库蓄水20世纪60年代的地震活动：
1960年5月，水库的水位蓄到81米时，发生了三至四次强度为3.1级左右的有感地震。
1960年7月18日，水库水位升到90米时，发生强度为4.3级的中度地震。
1962年3月19日，水库水位升110.5米时，发生了震级6.1级（一说6.4级）的强震，震中位于大坝下游1.1千米处，震源的深度约为5千米，此次地震对大坝的局部地段造成损害，此后，地震的强度逐年迅速减弱。
我们要科学解读，怎样正确认识地震？
2008年5月12日14时28分，中国四川省汶川县映秀镇，没有人会忘记这个时间、这个地点。 2010年4月21日，青海玉树，痛彻心扉的一幕重演。 呜呼哀哉，恸自然之无常，叹国运之多舛地震是个名副其实的恶魔，在对抗地震的道路上，知己知彼，才能百战不殆。 还记得那个名叫蒂利的“海滩小天使”吗？在2004年印度洋地震引发的海啸中，她凭借课上所学的知识，提前疏散了海滩游客，挽救了100多人的生命。 现在，就让我们从认识地震开始吧！
1.什么是地震
地震，广义上是指地球表层的震动，它是地壳某个部分的岩石在内、外应力作用下突发剧烈运动而引起的一定范围内的地面振动现象。 据统计，全世界每年大约发生几百万次地震，人们能感觉到的仅占1%左右，7.0级以上的灾害性地震每年多则二十几次，少则三五次。
强烈的地震不仅可使建筑物瞬间成为废墟，而且还使人类生命财产遭受巨大损失，是一种破坏性很强的灾害。 同时，地震还能诱发大规模的砂土液化、崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害；发生在深海地区的地震有时还可能引发海啸。
地震发生的原因示意图
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关于地震的神话传说
古时候，人们对地震发生的原因常要借助神灵来解释。 我国民间“鳌鱼载山”的传说，认为是地下的鳌鱼翻身引发了地震。 日本关于地震的传说跟中国很相似，大意是鲶鱼作乱导致地震。 无独有偶，西方也有类似的传说，古希腊神话中的海神波赛冬就是掌管地震的神如今，谁也不会相信这些传说了，地震其实和下雨、刮风一样，是正常的自然现象。
日本鲶鱼翻身的地震传说
2.全球三大地震带在哪里
地震，特别是浅源地震，其产生多与断层错动有关。 多年来，中国、美国、日本、俄罗斯等国家都有计划地对地震进行研究，特别是20世纪60年代板块构造理论的发展，使得人们对全球范围主要地震带有了进一步的理解。
全球三大地震带早期的地震研究发现，地震并非均匀分布于地球的每个角落，而是集中于某些特定地带，这些地震集中的地带就是地震带。 全球主要地震带包括环太平洋地震带、地中海—喜马拉雅地震带（或称欧亚地震带）和大洋中脊地震带。 我国恰好位于环太平洋和地中海—喜马拉雅两个地震带之间。
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全球三大地震带特点各异
环太平洋地震带是世界上最大的地震带，全球约80%的浅源地震、90%的中源地震和几乎100%的深源地震都分布于此，释放的能量约为全球地震释放总能量的80%。 地中海-喜马拉雅地震带是第二大地震带，震中分布较环太平洋地震带分散，所以该地震带的宽度大且有分支，释放能量约占全球地震释放总能量的15%。 大洋中脊地震带的所有地震均产生于岩石圈内，且多为弱震。
3.我国是一个多地震的国家
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我国的地震带
由于不同学者对中国地质构造认识不完全一致，对中国地震带的划分也有所不同。 1303年（元大德七年）发生在山西洪洞-赵城地震是经中国地震学界论证确认最早的8.0级地震，它发生在渭河平原带汾渭地堑强震带。 1556年1月23日，83万人遇难的陕西华县地震，也发生在渭河平原带汾渭地堑强震带。 新中国建国后死亡人数最多的唐山大地震则发生在河北平原带的唐山断裂。
不同研究机构对中国地震带的划分方法
我国位于世界两大地震带的交汇部位，是地震多发国，也是全球板内地震最强烈的地区之一。 据史料记载，全国所有省份都曾发生过5.0级以上的地震。 1977年国家地震局颁布的中国地震烈度区划图（1/300万），地震烈度为Ⅶ或Ⅶ度以上的地区面积占全国总面积的32.5%，Ⅵ或Ⅵ度以上的地区面积达60%。 不仅如此，我国地震活动频度高，据统计，1900～1980年，80年间共发生8.0级地震9次，7.0～7.9级地震66次，平均每年发生7.0级以上地震近1次。 此外，我国除东北和台湾地区分布有少数中、深源地震外，绝大多数地震的震源深度都在40千米以内，东部地区的地震震源多在10～20千米。
中国地震带及特大地震分布示意图
4.地震都有哪些类型
地震按照不同的分类方法，可以分为很多类型。 当然，几种分类方式可能相互交叉。 比如，“5·12”汶川特大地震属构造地震；同时震源深度为10～20千米，属浅源地震；根据其地震序列特点，属主震型地震；震级达到8.0级，属特大地震；震中区烈度达到Ⅺ度，属有感地震；震中位于四川山区，属大陆地震，崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害发生的可能性大；地震发生在板块内部，属板内地震。 所以，一次地震可以从不同的角度来讨论它的类型，为进一步判断地震灾害，提前采取防治措施做准备。 需要说明的是，在各种分类方式中，按成因分类是最常用的，其中构造地震的发生比例最大，约占全世界地震的90%以上，且强震几乎都是构造地震，破坏性大。
地震类型说明表
续表
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水库也能诱发地震？
诱发地震是指由人类工程活动引起的地震，水库诱发地震是其中一类。 20世纪5060年代，大中型水库修建数量急剧增加，尤其是进入60年代后，几座大型水库相继发生6.0级以上的地震。 我国最早发生的大于6.0级的水库诱发地震是广东新丰江水库的地震（1962年，6.1级），极震区房屋严重破坏几千间，死伤数人。
5.什么引发了地震
自古以来，人们总希望了解地震的本质，其中最为广泛接受的是弹性回跳理论，即断层说，它最初是由地震学家里德（美国）提出的，目的是为了解释1906年旧金山地震，圣安德烈斯断层发生水平移动的现象。 1906年4月18日，美国旧金山发生7.8级地震，沿圣安德烈斯断层的破裂长达400千米，在旧金山北部的马林县，地表水平位移6米，垂直位移近1米。 这是为什么？
我们知道，地球的岩石圈并非一整块，而是被一些断裂构造带分隔成六个板块。 无论是板块边缘的碰撞，还是板块内部断裂带的运动，它们都会在岩层中产生应力，使地球内部的能量缓慢积累。 当应力积累到一定程度时，岩石就会破裂形成断层。
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地震成因还有其他理论吗？
1931年，日本学者提出了地震成因的岩浆冲击说。 该学说认为，由于岩浆向地壳中的薄弱部位冲击，使地壳破裂并发生运动，从而产生了地震。 我国云南腾冲的地震活动，有人认为可能就与地下岩浆的活动有关。 1963年，新西兰学者又提出了相变说，认为处于高温高压条件下的深部物质在结晶状态改变的过程中，使周围岩体受到快速压缩或拉张，从而引发地震。 但是，这两种学说均没有得到进一步的论证和应用。
日常生活中我们都有这样的经验：当我们用力使弹簧变弯时，突然放开，它便回到原来的状态，同时释放能量。 同样，弹性回跳理论认为地应力使断层两侧的岩石发生弹性变形并储存能量，当能量超过断层两盘之间的摩擦阻力时，能量便以地震的形式突然释放，同时形变的岩石回复原来的形状，从而引发了地震。
地震的弹性回跳说示意图
板块间的应力作用6.如何用地震术语描述地震
描述地震的地震术语
对于一次地震，可通过震源、震中、震中距、震源深度、震级、烈度等要素来描述。 震源是地球内部发生地震时振动的发源地，是地下岩石最先破裂的部位。 震源在地面上的投影点或震源在地面上所对应的位置就是震中。 某一指定点到地震震中的地面距离叫震中距，有时以长度表示，比如千米，有时用它对应的地心张角（圆心角）的度数来表示，圆心角1度等于111千米。 根据震中距的大小，可将地震分为地方震、近震和远震。 震源深度是震源垂直投影到地表的距离，通常用千米表示，其中浅源地震占全球地震的90%以上，发震频率最多，对人类影响也最大。 震级和烈度则是衡量地震强弱的标度。
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如何表示地震的震中位置？
地震过后，通常用震中所在的地名表示震中位置，比如，我们可以说汶川地震的震中位于映秀。 但科学的方法是以地球的经、纬度表示。 确定震中位置有两种方法，一种是按地震的破坏程度确定震中位置，是把破坏最厉害的极震区定位震中，称为宏观震中；另一种方法是用仪器测量的震源在地面上的垂直投影，称为微观震中。 由于震源区的物理状态和地震区的地质条件等因素的影响，地面上破坏最大的地点不一定正好位于震源的正上方，因此，宏观震中不一定与微观震中重合。
7.什么是震级
目前，国际上广泛使用的里氏震级，是由地震学家里克特（美国）首先提出的，它的范围是1～10，是由观测点处的地震仪所记录到的地震波最大振幅的常用对数演算而来。
通过地震仪记录下来的地震谱来计算震级
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地震的震级与能量有什么关系？
震级是衡量一次地震的大小、强弱的“标尺”，是地震大小的相对量度。 地震震级越高，所释放的能量就越大。 一般说来，不同震级的地震通过地震波释放出的能量大致有一个规律，就是震级每差0.1级，能量的大小约差1.414倍；差0.2级，能量差（1.414）2≈2倍，以此类推，震级差1.0级时，能量约差（1.414）10，即32倍。
震级和相应能量对比表
当里克特将这个成果应用到世界各地时，发现它也有缺陷，就是不能准确反映地震的大小。 于是，他又在原来的基础上，发展了两种震级，一种是用地震体波计算震级，以测量地壳深处的地震（体波震级Mb）；另一种用地震的表面波计算震级，来测量更遥远且更强烈的地震（面波震级Ms）。
然而，到20世纪60～70年代，科学家又发现，当震级超过8.6级以后，尽管显示出更大的规模，但测定的值却很难增上去了，这就是震级饱和问题。 于是，地震学者转而采用一种物理含义更丰富、更能直接反映地震过程物理实质的表示方法，它就是矩震级（Mw），是由金森博雄（美国，日裔）1977年提出的。 矩震级能够更好地描述地震的物理特性，如地层错动的大小和地震的能量等。
8.为什么一次地震后震级会做修正
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2004年印度苏门答腊岛地震震级曾多次修订
2004年印度洋苏门答腊岛地震的震级为9.1级，是继1960年智利9.5级地震和1964年美国阿拉斯加9.2级地震之后的第三大地震。 这一结果却是多方研究而来。 地震发生后，印尼棉兰气象和地理局测定震级为8.1级；中国地震台网测定为8.7级；美国地震监测网数据为8.9级，后来，美国地质调查局最终将结果修正为9.1级。
一次地震发生后，震级可能会做多次修正。 如2011年3月11日发生在日本本州东海岸附近海域的特大地震，原来公布的震级为8.6级，后来修订为9.0级。 这主要是因为：①人们所使用的震级标度不同，例如我国习惯使用“面波震级”，而欧美则多用体波震级或矩震级；②世界各国的地震台站所使用的地震仪器并不相同，计算公式也不一致，导致震级测定存在差异；③地球是不均匀的，沿不同路径传播的地震波能量衰减程度不尽相同；④地震发生后很短的时间内，由于资料少，快速测定的震级误差较大。 此后随着资料、数据越来越详实，可能对震级进行不止一次的修正，最终得到更为可靠的结果。
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中国目前通用的地震烈度表
9.烈度的概念是什么
烈度是衡量地震强弱的另一把“尺子”，它是指地面及房屋建筑遭受地震影响和破坏的程度。 烈度与震级不同，震级反映地震本身的大小，只与释放的能量有关；而烈度反映地震的映震本身破坏程度，震级、震源深度、震中距及地质条件等因素均可影响烈度的大小。 因此，一个地震只有一个震级，而不同地区烈度不同。 打个比方，地震震级就好比日光灯的瓦数，且瓦数越大，电灯越亮。 而对于同一盏日光灯来说，屋子各处由于受各种因素的影响，如距离光源的远近等，各处的明暗程度不一样，和不同地区烈度不同是一个道理。
地震烈度示意图
把人对地震的感觉、地面及建筑物遭受地震影响破坏的各种现象，按不同程度划分等级，依次排列成表就是地震烈度表。 目前世界上的地震烈度表种类很多。 我国现在通用的地震烈度表是1957年谢毓寿（中国）以西伯格烈度表为蓝本，结合我国建筑物的特点编成的。
10.主震和余震
一处地震的发生不是孤立的，总是成系列的，即地震时间序列，包括主震型、震群型和孤立型等地震。 主震型地震是指主震震级突出又有很多余震的地震序列，是一种最常见的地震序列类型，其中最大的地震所释放的能量占全序列的90%以上，这个最大的地震叫主震，其他较小的发生在主震后的叫余震。
比如，2008年汶川特大地震就属于主震型地震，震后余震频发。 据中国地震台网测定，截至2009年4月17日12时，汶川地区共发生4.0级以上余震297次，其中4.0～4.9级254次，5.0～5.9级35次，6.0级以上的8次，最大余震震级为6.4级。 此外，在某些情况下，大地震还可以触发远离原始震中的断层而发生余震。 例如，1992年洛杉矶附近兰德斯的7.3级地震在14个地方触发了次生事件，其中包括1250千米以外的余震。
汶川特大地震发生后余震频发
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主震和余震的发生有关联吗？
地震学者对我国1900～2003年发生的7.5级以上的20次地震研究后发现，绝大多数序列的最大余震发生在震后200天内，68%的序列最大余震发生在震后10天内，77%发生在30天内，95%发生在120天内。 而且，最大余震的震级还与断层两盘的相互作用力有关：当科里奥利力效应使断层两盘相互拉离时，余震强度小，左旋走滑和逆地震的主震与最大余震的平均震级差约为2.0级；当科里奥利力效应使断层两盘相互挤压时，余震强度大，其中右旋走滑地震的主震与最大余震的平均震级差约为0.6级。 这些发现对今后预测强余震的发生有重要的参考作用。
11.什么是地震波
地震发生时释放的巨大能量，激发出向四周传播的弹性波叫地震波，它也是地震能量的载体。 地震波分为体波和面波，通过地壳岩体在介质内部传播的波称为体波，包括纵波和横波；体波经折射、反射而沿地面附近传播的波称为面波。
地震波
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深层地震引发的“多米诺骨牌效应”
一张骨牌倒下会引起连锁反应，这就是“多米诺骨牌效应”。 在地震研究中，科学家曾发现浅源地震也会引发这种效应。 由于地震波传播的关系，浅源地震会在数百千米外引发另一场地震，可能强度更大。 比如，在北京时间2010年2月27日智利8.8级地震发生后，就引发了一连串地震：5天后，3月4日，我国台湾高雄发生6.7级强震；又过了2天，即3月6日，相继在苏门答腊西南以远地区和我国河北唐山发生7.1级、4.2级地震研究地震的这种效应对认识其规律具有很重要的意义。
纵波比横波快（纵波速度5～6千米/秒，横波3～4千米/秒），所以地震仪器记录地震波时，纵波先到达，因而称其为初波（P波，Primary wave）；横波稍后到达，故又称为次波（S波，Second wave）。 面波是体波到达地面后激发的次生波，它仅限于地面运动。 这种波分为两种，一种是在地面上做蛇形运动的勒夫波，另一种是在地面上滚动的瑞利波。
12.如何利用地震波确定震中位置
地震的震中位置是利用地震波来确定的。 地震时纵波先到达地表，然后横波随之而来，两者之间有一个时间间隔。 人们根据感觉到的时间间隔的长短就能初步判断震中的远近：间隔越短，说明震中越近。 同理，纵波与横波到达同一个地震台也有一个时间差，与震中离地震台的距离成正比，通过它即可求出震中距。 根据三个不在一条直线上的地震台所得到的震中距，用三点交汇法即可大致算出地震震中的位置，为进一步了解地震、抗震救灾做准备。 可见，地震波并不是十恶不赦的“坏蛋”，只要对它进行合理利用，地震波就可以为我们服务。
用三点交汇法确定海地地震震中位置
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地震是通往地心的一盏灯
地震，泯灭生命于顷刻，摧毁物体于瞬间，但这只是它的一面。 其实，人类开始认识地球的内部结构就是从地震开始的。 1906年，奥尔德姆（英国）首先试图从地震波穿过地球的时间来推断整个地球的内部构造。 1909年，莫霍洛维奇（前南斯拉夫）根据地震波的走时，推算出地下56千米处存在一个间断面，后来称之为莫霍面。 1914年，古登堡（犹太人，出生于德国）根据地震体波确认了地核的存在，并测定地幔和地核的间断面，其深度为2900千米，这个数值相当准确，直到现在也改进不大。
13.地震与火山
提起火山，你的脑海中会浮现怎样的景象？喷涌而出的岩浆，炽热滚烫的空气，弥漫天空的火山灰？在很多人的印象中，火山犹如一个脾气暴戾的人，跳着脚、带着浓重的鼻息。火山分布在哪儿？它和地震有什么关系？
地震与火山
世界上已知的活火山约455座，但它们并不是均匀散落在世界各地，而主要分布在环太平洋地区和地中海地区。 海洋中也有火山喷发，一些岛屿就是火山喷发形成的。 有时，地震也能引起火山喷发。 比如，1960年智利地震就引起了火山爆发；2011年日本9.0级地震后也造成了火山喷发。 此外，通过收集火山历史活动资料发现，火山与强震活动具有密切的相关性：地震活动高潮期时，火山活动频繁，且约有0.4%的爆发性火山是在地震后几天内喷发的。 比如，1975年11月的夏威夷基拉韦亚火山就是在一次7.2级地震后一个半小时内喷发的。
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地球南、北极是“地震净土”
我们如果回顾地震史，会发现地球南、北极未发生过地震。 首先，南、北极大陆分别被大洋中脊和大陆环绕，不具备发生地震的先决条件。 其次，该地区的冰层可达其总面积的80%90%，对岩层底部产生了巨大的压力，与地层构造的挤压力基本达到平衡，分散并减弱了地壳的形变。 所以，地球南、北极是一片“地震净土”。
地震没有光顾过地球南北两极
14.地震跟月亮有关吗
除了目前被科学界广泛接受的地震成因外，有的学者还提出：地震的发生或许与月亮有关。 2004年12月26日的印度洋地震，发生在农历十一月十五日；巧合的是，1960年智利9.5级地震，也恰逢农历五月初一。
地震可能与月球引力有关
有学者认为，地震多出现在“朔”（初一）、上弦（初八）、下弦（廿四）、望（十五）这四个时间段，及其前后一天。 我们知道“朔”时在农历的每月初一，此时地球、太阳和月亮成一条直线，地球受到的引力达到最大值。 当月亮绕至地球后面，被太阳照亮的半球对着地球，这时叫“望”，一般在农历每月十五，此时太阳和月亮各在一边，引力相反。 上弦（初八）、下弦（廿四）时，太阳、地球和月球排列成一个直角三角形，此时地震多，有学者认为是同磁场有关。 当然，这只是一种假说，到底有没有这种规律，还等待我们去研究。
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太阳也会发生地震吗？
你知道吗，太阳也会像地球一样发生“地震”。 近年，美、英两国的科学家通过研究气象卫星发回的资料，捕捉到一个令人吃惊的信息：1996年7月9日，太阳在发生耀斑的同时，其内部也伴随着发生了强烈的震动，经专家估算，此次“日震”所释放的能量，差不多等于1906年旧金山地震释放能量的4000倍，如果将这个能量转换成电能，足够美、英两国使用15年。
15.全球是否进入了地震活跃期
我们刚刚经历了汶川地震的伤痛、玉树地震的悲哀，2011年又接连发生了云南盈江地震和日本9.0级地震。人们不禁会问，全球是否进入了地震活跃期？
大量地震记录资料反映出，地震活动的确具有周期性：在较长的时间尺度内，地震活动时而增强，时而减弱，前者是活跃期，后者为平静期。 比如，全球1950～1965年期间，就发生了46次7.0级以上的地震。 自2004年印度洋地震后，全球发生8.0级以上的地震11次，略高于平均数，但仍属正常范围。
地震是否进入活跃期不能简单地以某一时期地震次数的多少来判断。 目前人们之所以感觉地震多了，不仅因为地震台网的布设密度增大，仪器设备精确，所记录的地震次数增多，还由于世界各地人口增加，经济发达，同样级别的地震造成的人员伤亡和财产损失比以前更大，加之媒体信息和通讯手段发达，地震消息传播的更快更广，所以地震的危害给人们的印象加深了。
大陆科学钻探概述
刘宝林
科学钻探是为地学研究目的而实施的钻探，是通过钻孔获取岩心、岩屑、岩层中的流体（气体和液体）以及进行地球物理测井和在钻孔中安放仪器进行长期观测，来获取地下岩层中的各种地学信息，进行地学研究。 在陆地上施工的科学钻探称为大陆科学钻探。
国际地球科学界认为只有通过钻探直接观察和研究地壳内部正在活跃进行的物理、化学和生物的作用、特征及其过程，才能取得对地球科学真实的、精细的认识，验证远距离探测的论断，提高探测的可靠性。
按1993年9月在德国召开的国际大陆科学钻探会议商定，科学钻孔深度的定义是：浅孔为2000～4000m（用深型岩心钻机施工），深孔为4000～6000m（用旋转钻机施工），超深孔为6000～m（用巨型钻机施工）。 此外，湖泊钻探也是科学钻探的一部分，钻孔深度一般在10～500m。
大陆科学钻探是当代地球科学具有划时代意义的大型科学工程，是解决当代人类面临的人口、资源、环境等问题的必由之路，是带动21世纪地球科学和相关学科技术发展的大科学。 大陆科学钻探是由地质超深钻探发展而来的，预期目标主要是为了研究深部地质学问题。 实际上，经过科学选址而实施一些浅钻孔同样可以研究某些重大地球科学问题以及与人类生存密切相关的诸如气候、环境、地震以及有毒废料的安全处理等课题。
1 ICDP（International Continental Scientific Drilling Program）简介
1.1 成立背景
1992年11月，经济合作发展组织（OECD）举办的大科学论坛评述了大洋和大陆钻探全面进行国际合作的问题。 1993年8月31日到9月1日，在德国Potsdam国际大陆科学钻探会议上提出了ICDP框架；9月2日，在KTB现场“国际大陆科学钻探会议管理者会议”上，15个国家的代表参加，决定成立ICDP筹备组，由德国地学研究中心的教授负责草拟ICDP的有关章程。 1996年2月正式发布“ICDP发起书”。
1.2 ICDP的任务
获得可靠的资金，进行有效的规划，履行可行的对全局有重大意义的计划；
确认适合科学钻探的国际合作场址；
确保进行适宜的前期场址调查；
为钻探项目提供技术支撑核心；
确保对计划进行恰当的监控；
确保项目成果有效地发布传播。
1.3 ICDP的准则
国际性——地质科学、工程技术、资金等进行国际合作；
全球性——开展具有全球意义的大课题；
必须经过钻探——必须通过钻探才能解决的问题；
社会需要——如解决能源、矿产、地质灾害、气候、环境等问题；
钻孔深度与成本——在满足科学目标的前提下，尽量降低钻探难度；
活动的过程——研究目前活动的地质现象。
1.4 ICDP与ODP的差别
ICDP——钻探地点在某个国家，首先获益；研究世界级的科学问题；研究38亿年的地球历史；必须冠以“Scientific”。
ODP——钻探地点、条件、孔深和工艺技术多样化；在公海钻探，是全球性的计划；研究1.8亿年的地球历史；本身就是科学目的，不必冠以“Scientific”；主要设备为钻探船，工艺技术比较成熟。
2 大陆科学钻探的作用
研究地震、火山喷发的物理化学过程以及降低其影响的最佳方法；
研究近期地球气候变化的模式和原因；
研究陨击事件对气候和集群灭绝的影响；
研究深层生物圈的性质及其与碳氢化合物和矿床的形成、生物演化等地质过程的关系；
放射性和其他有毒废料的安全处理；
矿床在各种地质体中是如何形成的；
研究板块构造、热力学、物质和流体在地壳中运移的基本物理学过程；
如何更好地解释用于了解地壳结构和性质的地球物理数据。
3 大陆科学钻探的现状
目前美国、俄罗斯、德国、加拿大、日本、法国、英国、瑞典、新西兰、比利时、冰岛、澳大利亚、奥地利和瑞士等国家都开展了科学钻探。 全世界计划完成近百口科学钻孔，其中深钻孔10余口。 具有代表性的科学钻探计划如下：
已经完成的有：
1960年，美国提出国际上地幔计划（IUMP）。
1965年，开始实施深海钻探计划（DSDP）。
1970年，苏联开始SG-3大陆超深钻孔施工。
1983年，开始实施大洋钻探计划（ODP）。
1984年，美国组建DOSECC，计划完成29口科学钻孔。
1987年，德国开始KTB先导孔施工，1989年完成，终孔深度4000.1m。
1990年，KTB主孔开始施工，1994年9月完成，终孔深度9101m。
2001年，ICDP计划已批准的项目及执行情况（见下表）。
地球科学进展
3.1 原苏联
原苏联的大陆科学钻探实施最早，钻孔最多，开始于第二次世界大战后，实施了几十口基准井。 1965年确立了超深钻实施步骤，地质学家别科亚耶夫斯基等根据深部地球物理资料提出，为获得完整的地壳剖面，至少要在6个地区打科学超深孔。 原苏联国家科委为这一庞大规划组建了“地球地下资源与超深钻探部门科学委员会”，有95个单位参加，由原地质部部长E·A·科兹洛夫斯基任主席。 设计施工超深孔18口，其中SG-1孔设计深度m，SG-2、SG-3孔深m，其他15口是深6000m左右的先导孔（卫星孔）。 1970年SG-3超深井开钻，设计m，1986年3月终孔深度m，为目前世界第一深井。 1988年在亚罗斯拉夫国际科学钻探学术会议上公布原苏联科学钻探取得了40项重大科研成果。
3.2 美国
从1961年开始至今，执行了一系列海上科学钻探计划，如莫霍计划、DSDP深海钻探计划、ODP大洋钻探计划等，都取得了辉煌的成就。 但海上钻探设备复杂、费用昂贵。 1993年他们提出了一个口号：“把船开到陆地上来”，要大力发展大陆科学钻探。
美国大陆科学钻探计划（US/CSDP）：
已经完成的钻探项目有：伊尼欧（INYO）井1～4号、巴耶斯破火山口1号、伊利诺斯井（VC1，VC2A，VC2B）、索尔顿湖、长谷、卡洪山口及上地壳项目。
计划实施的项目有30多个，深度超过6km的有：阿巴拉契亚深部取心钻孔、伊利诺斯盆地超深孔、得克萨斯海湾海岸超深孔、夏威夷岛深钻项目（正在实施中）。
90年代美国将主要实施五个项目：即卡特迈的诺瓦拉普塔、卡洪山口第三阶段、巴耶斯破火山新项目、纽克克盆地钻、基础钻探项目等。
1974年美国在俄克拉何马钻成了大陆科学钻孔罗杰斯1号孔（Betha Rogers N0.1），孔深9583m。1985年在国家科学基金会领导下，制定“大陆科学钻探计划”（CSDP），选定孔位29处，陆续取得重大成果：①1985年在索尔顿S2-14＃孔执行以研究高温地热为中心的科学钻探（SSSDP）计划，1986年3月钻到3220m，贯穿沉积层到达下部闪长岩相角岩，中靶温度为353℃，为世界第一口高温地热井；②1986年陆续沿圣安得烈斯大断层施工10口科学钻孔，平均深度为5000m，以监测研究加利福尼亚州大地震发生机制。在卡洪隘口（Cajon Pass Hole）施工的第一孔经岩心磁法定向（占10%）、热导率、热辐射、应力场、波速等测试，发现断层带摩擦应力近100MPa，产生局部热导率异常1HFU（=40 MW/m ），美国地调局以此孔作地震观测孔，以上述量化临界数据提供多次地震预报，均大大减少了灾害损失；③美国Los Alamos国家实验室用10年时间在Fenton Hill在水平相距30m处钻两口以勘探与开发“干热岩”直接发电的科学钻孔，深度分别达3200m、4500m，直达火山岩体，用水力压裂使两孔相通，形成“热仓”，孔底温度达300℃，一孔注入冷水，另一孔排出温度为200℃以上的干蒸气，并用此蒸气直接发电。④沿圣安得烈斯施工的科学钻孔在2000m处的结晶岩基底岩中发现嗜温菌（Thermophilic bacteria），为研究地表以下生物活动提供依据。它的分布、总的数量、对油气生成的关系、它同地表生物活动的关系、以至同生物起源的关系、地下生物圈边界等等，留待科学钻探去勘探解决。
3.3 瑞典和西欧各国
在原苏联科学钻探发现深部地下有碳氢化合物等流体的成果鼓舞下，瑞典以及欧洲共同体等缺乏石油的国家，建立了OECD（欧洲经合与开发组织）将科学钻探列为大科学项目（Mega-Science）。 瑞典首先在锡利扬（Silijan）大陨石坑施工Gravberg 1号孔，深6350m，取得油气样品85桶（约合18.5 t），化验后，其成分无异于普通石油天然气，并含有极细磁铁矿粉末，引起世界瞩目。 科学家们推断油气来自上地幔裂隙，属非生物源油气，其后又布置另一口Stanberg No.1号科学钻孔。
3.4 德国
德国大陆深部钻探（KTB）到1993年9月2日钻深为8312.5m，（在孔深为8008.6m时，地温为215℃）。 KTB目前获得的主要科学成果是：①证实了深部的温度变化和热转移，查明了深达6km多的地壳热结构；②修正了深部地球物理探测资料（反射地震、地电、重磁异常等），查明了地球物理结构性质和非均一性；③发现了地壳中流体的来源、成分和运动规律，对于开拓新的能源和探讨矿床成因有重要的意义；④测出了深达6km、目前世界上最深的应力分布资料，对于预测地震、火山等灾害有重要意义；⑤发现在莫霍面以下还存在地球磁场，在理论上这是一个重大突破。
KTB在实践中还研发了一系列的新技术和新工艺，其中最主要的是：①研制和使用了巨型钻机，在钻探设备自动化上取得重大进展。KTB的钻探设备主要技术指标：钻塔高度83m，设备总重2500t，m钻杆重400t，最大大钩负荷800t，总功率9500kW，泥浆泵流量1000～4000L/min，工作泵压350bar，泥浆箱总体积450m ；②研制和使用一套垂直钻进系统（VDS），KTB的主孔通过采用这一技术，使钻孔深度达到7000m时钻孔顶角不超过2°，钻孔水平移距不超过20m。而先导孔由于没有采用VDS系统，钻孔深度为4000m时水平移距达到了180多m；③在施工的组织管理，信息的获取、利用、发布和现场实验室等方面也积累了宝贵的经验。
4 大陆科学钻探在技术上面临的挑战
孔深大——需要重型设备、钻孔结构复杂、管材强度极限、钻孔弯曲严重、回转阻力增大、辅助时间长等；
结晶岩——钻进效率低、钻头寿命短、钻孔弯曲严重、纠斜困难等；
高温高压——泥浆性能变坏、管材强度下降、孔壁稳定性差、测井仪器性能降低等；高信息量——高取心率和取心质量、泥浆录井系统、流体样品的获取、深部现场实验室等。
5 中国大陆科学钻探（CCSD）简况
5.1 历史回顾
1988年，开始建议制定中国大陆科学钻探计划。
1991年，原地矿部开始组织进行“中国大陆科学钻探先行研究和选址研究”。
1992年，地质科学钻井工程列入“国家中长期科学技术发展纲要”。
1995年11月，国务院领导批准中国加入“国际大陆科学钻探计划（ICDP）”。
1996年2月中国正式成为ICDP三个发起国之一。
1996年8月，原地矿部与德国地学中心签订了在大别-苏鲁进行科学钻探的合作协议书。
1997年6月，国家科技领导小组批准“中国大陆科学钻探工程”列入“九五”国家重大科学工程项目。
1997年8月，由ICDP资助的“大别-苏鲁超高压变质带大陆科学钻探选址国际研讨会”召开，中外专家一致赞同在江苏北部东海县实施5000m的科学深钻。
1998年4月，国际大陆钻探计划组织（ICDP）审议通过了“中国大别-苏鲁超高压变质带大陆科学钻探”项目正式建议书，并予以150万美元经济资助。
1998年12月至1999年6月，在江苏东海县毛北镇境内完成了1000m深的预先导孔施工，目的是为CCSD的施工设计和主孔施工提供必要的信息，并积累了施工经验。
1999年9月底，经历近10年的努力，在建国五十周年大庆前夕国家计委正式批准了中国大陆科学钻探工程项目立项建议书，这标志着该工程项目正式开始实施。
2000年3月28日至3月29日，由国家计委中咨公司组织十余位专家在北京对《中国大陆科学钻探工程工程可行性研究报告》（工程部分）进行了专家论证，与会十余位专家一致同意通过此报告，从此，中国大陆科学钻探工程正式进入设计施工阶段。
2001年6月25日中国大陆科学钻探工程先导孔终于在江苏省东海县开始试钻。
2001年8月2日，国家计委批准了中国大陆科学钻探工程的初步设计和开工。
2001年8月4日，中国大陆科学钻探工程在江苏东海钻探现场举行了开工仪式，全国政协副主席万国权等出席，各新闻单位竞相报道。
2002年4月15日，井深2046.5m，结束了取心钻进，先导孔完工。
2002年5月7日开始主孔的扩孔钻进。
2002年8月27日零时45分扩孔深度2028m，扩孔完工。
2002年10月10日开始主孔取心钻进。
2005年3月8日胜利完钻，终孔深度5158m。
2005年4月18日在中国大陆科学钻探施工现场举行了竣工典礼，国务院副总理曾培炎出席典礼仪式并发表重要讲话。
2006年3月18日，国际大陆科学钻探中国委员会（ICDP-CHINA）在北京成立。 孟宪来任主任，许志琴、安芷生和黄宗理等任副主任。 刘东生院士、孙枢院士、刘光鼎院士、李庭栋院士、刘广志院士等被聘为该委员会顾问组专家。
5.2 施工基本要求和条件
设计井深：5000m
终孔直径：
取心要求：全井连续采取岩心
地层条件：坚硬的结晶岩，如片麻岩、榴辉岩、角闪岩等
温度梯度：2.5℃/100m
5.3 CCSD的目的
通过最短的钻距获取最深部的垂向连续变化信息，建立真实的深部物质组成、结构、流变学、地球化学、岩石物理、流体、地热、地应力及现代微生物剖面，并校正地球物理遥测的结果，建立世界性的深部结晶岩地区地球物理标尺。
揭示超高压变质带形成与折返机制的奥秘，研究会聚陆壳边部的动力学，为大陆动力学理论的创立奠定基础。
研究超高压变质带中金刚石和金红石（国防及航天材料）等资源形成的地质背景和成矿机理，开拓新的找矿方向。
发现来自地幔深处的新矿物和新物质，探究超高压物理条件下的矿物化学和结构行为。
通过地下深处存活的现代微生物的研究，揭示地下生物圈在极端条件下（高温高压）的生物钟时限、微生物的潜育条件及其对成岩、成矿和生油作用影响。
在钻孔中放置各种探测仪器，监测地震活动、研究发震机制，揭示现代地壳活动及地球深部正在进行的各种物理、化学及生物作用，同时可将钻孔作为一个长期的、动态的、高温高压的成岩成矿实验室和矿物合成腔，完成在地表条件下所不能进行的多种重要科学实验。
促进我国钻探工程技术和相关领域的发展。 促进我国钻探技术的发展，其技术成果将使众多的钻探应用领域迅速赶上世界先进水平，并带动工程科学、实验测试、机械工艺及超硬材料等技术的开发与发展。 大陆科学深钻系统将发展和提高深部地球物理遥测方法与技术，并成为检验深部地球物理正、反演理论的实验场。
培养造就上百名跨世纪的地学研究与管理专家，满足21世纪我国开展经常性科学钻探工程及相关科学研究的人才需求，促进地球科学与物理学、化学、生物学、工程学、经济学和管理科学的联合与交叉，为发展新学科生长点提供机遇。
5.4 CCSD的八大科学目标
（1）揭示超高压变质岩形成与折返机理。
（2）再造大陆板块会聚边界的深部物质组成与结构。
（3）建立结晶岩地区地球物理模型和解释标尺。
（4）研究板块会聚边缘的地球动力学和壳幔相互作用。
（5）揭示超高压变质成矿机理，发现新矿物与新物质。
（6）探索现代地壳流体-岩石相互作用与成矿机理。
（7）研究现代地壳中微生物类型和潜育条件。
（8）为资源开发及地震发生机制的探索提供科学依据。
5.5 工程选址及钻探子工程
选址原则：瞄准具重大关键地学意义的地区；服务于人类社会面临的资源、环境及灾害三大问题；地质及地球物理研究程度较高；地层尽可能平缓，能穿越尽量多的层位，无花岗岩干扰；技术上可行（特别是地温梯度应较低）；交通便利，地势相对平坦，通讯方便。
1997年8月，由ICDP资助在中国青岛举行了“大别-苏鲁超高压变质带大陆科学钻探选址国际研讨会”，中外专家一致赞同在江苏北部东海县毛北镇实施5000m的科学深钻。 钻孔位于具有全球地学意义的大别苏鲁超高压变质带上，可以通过最短距离的钻探或取最深部的地学信息；东海县及附近地区的经济发达，交通与通讯便利，水电供应充足，是大陆钻探的理想场所。
5.5.1 钻探施工面临的技术难题
硬地层钻进（扩孔）效率问题、深孔硬岩大直径全孔取心技术、大倾角硬地层防斜纠斜技术、深孔小间隙孔段水力学设计及钻井液技术、难以预料的复杂情况等。
5.5.2 技术目标
形成一套完整的硬岩深孔（5000m）大直径（终孔直径不小于156mm）金刚石绳索取心钻进技术体系；使独具中国特色的液动锤钻进技术更加完善，进一步巩固我国在液动锤技术领域中的领先地位；研究与开发新型的以绳索取心为基础的组合式取心钻进系统，如孔底马达/绳索取心二合一钻具、液动锤/绳索取心二合一钻具及其相应的钻进工艺，其成果将居国际领先地位；带动我国钻探器具和钻探材料生产制造技术与使用技术的进一步发展，使其赶超世界先进水平。
5.5.3 双孔钻进方案：先导孔+主孔
钻先导孔后，主孔上部采用大直径液动锤全面钻进，有利于防止孔斜；先导孔小直径取心，代替主孔上部大直径取心，节省施工费用；获得主孔钻探技术方案精确设计所需的地下岩层信息；可在先导孔中试验将在主孔中使用的钻探器具和材料。
5.5.4 组合式钻探技术：石油转盘钻机+地质岩心钻探工艺
以金刚石绳索取心钻探技术为主体；采用金刚石取心钻头，回转速度高；孔壁间隙小，泵压高，排量小；采用低固相冲洗液；对钻压控制有较高要求。
5.5.5 先导孔钻进工艺
螺杆马达+金刚石双管取心钻进、螺杆马达+液动锤+金刚石双管取心钻进、转盘+金刚石双管取心钻进、螺杆马达+金刚石单管取心钻进。 其中特别突出的是螺杆马达+液动锤+金刚石取心钻进工艺，属世界首创，效果显著，可显著提高机械钻速，延长回次取心进尺长度。
5.5.6 主孔钻进工艺
原设计拟采用金刚石绳索取心钻进，并加装了液压动力头装置。 由于绳索取心钻杆加工质量问题以及动力头输出扭矩不足，放弃了绳索取心钻进工艺；主孔基本上还是以螺杆马达+液动锤+金刚石取心钻进工艺为主。
5.5.7 钻机-ZJ70D
宝鸡石油机械厂生产的新一代电驱动钻机。 钻深范围5000～7000m；最大钩载：4500kN；最大钻柱重220t；绞车最大输入功率1470kW；大钩提升速度为0～1.6m/s；绞车档数为2+2R，无级变速；绞车档数为4+4R，无级变速；钻台高度9m；钻架高度45m。
5.5.8 钻具、钻头和冲洗液等（略）
5.6 地学成果
完成了5158m的系列金柱子包括岩性剖面、地球化学剖面、构造剖面、岩石伽马异常剖面、矿化剖面、岩石物性剖面、流体剖面等。
首次在国内完成了长井段岩心深度和方位测井归位。
首次完成结晶岩区的三维地震探测，揭示了精细的地壳结构。
中国大陆科学钻探主孔5000m岩性剖面揭示50多种丰富多彩的岩石类型。 在原有的金红石矿体下又发现了400m厚的达到工业品位的新的金红石矿体。
证实了苏鲁地区2亿年前发生过巨量物质超深俯冲的壮观地质事件。 证实了苏鲁地体在晚三叠纪发生超高压变质后经历了一个快速抬升的动力学演化过程。
查明了超高压榴辉岩的主要矿物都含有以OH存在的结构水
氧同位素研究表明超高压变质岩的原岩在近地表与大气降水发生交换“花岗岩体的侵入为其提供热源”为新元古代全球性雪球事件提供重要证据
建立了苏鲁高压-变质超高压构造格架，确定岩石-构造单元、构造边界的大型韧性剪切带系
涉及几何学、运动学、动力学。
揭示含金红石榴辉岩中锐钛矿、板钛矿、榍石和金红石的产出状态及其可能的相互转化关系。
发现了极端生存条件下的地下微生物。
5.7 钻探技术成果
完成了一口在坚硬的结晶岩中施工的、终孔直径为156mm、终孔深度为5158mm的连续取心科学钻探孔。
研究开发了具有自主知识产权的孔底马达驱动的冲击回转取心钻井方法及其钻进系统。
形成一套完整的、独具中国特色的硬岩深孔（大于5000m）钻井施工技术体系。 包括：大直径（终孔直径不小于156mm）取心钻进技术、硬岩扩孔钻进技术、强致斜地层防斜纠斜技术、新型硬岩钻井液体系、硬岩小间隙套管固井技术、活动套管技术等。 使独具中国特色的液动锤钻进技术更加完善，进一步巩固了我国在液动锤技术领域中的领先地位。
研究并开发了多种新型的以绳索取心为基础的组合式取心钻进系统，如：孔底马达（螺杆马达或涡轮马达）+绳索取心二合一钻具、液动锤+绳索取心二合一钻具、螺杆马达+液动锤+绳索取心三合一钻具，及其相应的钻进工艺，成果居国际领先地位；极大地推动了我国钻探器具和钻探材料生产制造技术的进一步发展。
6 墨西哥Chicxulub大陆科学钻探（CSDP）简介
其科学目标是研究陨击事件和生物集群灭绝。 钻孔位于墨西哥的Chicxulub陨击坑，距离撞击中心约60～80km，设计孔深2500～3000m。 计划实施周期为1998～2005年，已经完成了几个浅钻，实际实施时间有些延后，2000年开始700m深的先导孔钻探。 ICDP将资助100万美元。
大约在6500万年前，一个直径约10～15km的小行星或彗星撞击在当时的浅海区域（现今的尤卡坦地台），突然爆发释放出的能量约有100万亿吨梯恩梯当量，形成了直径200km的巨大陨击坑。引发大火，粉尘蔽日，使全球气候持续变冷；并喷发出大量的CO 和SO 气体，造成陆地和海洋生物大量窒息死亡。恐龙就是在这个地质年代突然消失。因此，科学家推测，这次撞击可能是造成恐龙灭绝的直接原因。撞击所抛出的尘埃、灰烬和小球体在空中形成的离散物质在白垩纪-第三纪界限的年代遍布全球。
CSDP预期解决的基本问题包括：陨击事件的基本性质，冲击变形的基本性质，陨击坑形成的基本性质和喷出过程的基本性质。
7 湖泊钻探
全球变化（Global Change）研究是ICDP的科学目标之一。 目前全世界科学家非常重视。 地球气候和环境的演化过程在海洋、湖泊、冰川、黄土、珊瑚、钟乳石等沉积物中以及树的年轮中都有记录。 如果通过一些浅层科学钻探采集这些原状的沉积物样品等，利用现代的测试分析仪器进行多方面的研究，从而比较客观地建立全球变化模型。 世界上开展全球变化研究的机构非常多，而且十分活跃，浅层科学钻探项目也很多。 如International Geosphere/Biosphere Project（IGBP）中的Past Global Changes（PAGES），Palaeoclimates of the Northern and Southern Hemispheres（PANASH），the Pole-Equator-Pole transect from Europe through Africa（PEP Ⅲ），the CircumArctic PaleoEnvironments Programme（CAPE），the International Marine Global Change Study（IMAGES），International Continental Drilling Project（ICDP），Quaternary Environments of the Eurasian North（QUEEN），New Greenland Ice core Project（NGRIP）等。 除了ODP（IODP）等海洋钻探之外，其中湖泊钻探占据主导位置。
参考文献
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