earthscope——美国地球探测计划及最新进展

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1、万方数据爹詈气恙≯66膂地质学报ACTAGEOLOGICASINICAV01．84No．6June2010EarthScope--美国地球探测计划及最新进展刘剐，董树文，陈宣华，周琦，刘志强中国地质科学院，北京，100037内容提要：美国对地球深部探测计划的实施已成为世界各国地学界的关注焦点。本文简要介绍了美国地球探测(EarthScope)计划产生的背景、拟解决的科学问题、所采用的观测手段、项目实施进度及部分进展，主要包括地震层析成像、地应力应变、大陆构造、地貌测量等学科的进展。关键词：地球探测；北美大陆；美国地震阵列；圣安德列斯断裂深部观测站；板块边界观测站；合成孔径

2、干涉雷达在20世纪70～80年代，作为美国深部探测计划的前奏，美国COCORP计划(TheConsortiumforContinentalReflectionProfiling)运用多道地震反射剖面系统探测大陆岩石圈结构，完成约60000km的反射地震剖面，首次揭示出北美地壳精细结构，确定了阿帕拉契亚造山带大规模推覆构造，继而在落基山逆冲断层之下发现一系列油田。成为深部探测最成功的范例(Oliver，1978；Olivereta1．，1983；COCORP，1992)。由此引发了世界各国的深部探测计划。2001年，美国国家科学基金会(NSF)、美国地质调查局(USGS)和

3、美国国家航空航天局(NASA)联合发起了一项新的开创性地学计划“地球探测”(EarthScope)计划(国土资源科技发展战略研究组，2002；白星碧和施俊法，2005)，又译作“地球透镜”计划(中国地震局地震监测技术考察团，2001；郑秀芬等，2004；郑秀芬，2005)。它是一套分布式、多用途仪器和观测台网的组合，目的是加深对北美大陆结构、演化和动力学特征的理解。通过探索北美大陆的三维构造，大大提高对北美大陆的实际了解。该计划是一项全新的具有风险性的地学探索工作，具有深远意义。地球探测计划用较密集的仪器阵列覆盖美国，旨在揭示美国大陆是如何拼合成的，目前是如何运动的，以及

4、它的下方由什么组成。其目的是提供地表前所未有的详细图像，并查明地下物质。2003年美国国会批准了为期15年(2003～2018年)新的更大规模的地球探测计划，预计投入超过200亿美元，使美国再次站在全球深部探测的领跑位置上(Davideta1．，2002；Davideta1．，2008)。1美国地球探测计划目标美国地球探测(EarthScope)计划对北美大陆地区的构造、演化进行全方位地研究——从地震的活动区到火山的个别断层、到沿着板块边界的变形，再到大陆构造。北美大陆是地球探测计划非常理想的研究基地，那里有着其他地方没有的、丰富的、正在活动的地质作用，如：地震与火山的活

5、动热点，活动断裂带、前陆造山带和有着3500Ma历史的板块构造演化纪录。在北美大陆进行对地观测的可行性还在于这里展现了板块边界形成的全过程：从板块汇聚入Cascadia和Aleutians俯冲带，到沿着圣安德烈斯(SanAndreas)断裂带的走滑断层，以及陆内拉张裂谷。为了研究并揭示板块的构造作用如何影响小尺度的构造作用(如个别断裂和火山)，以及它们之间的相互作用，地球探测计划已经开始并在不断地收集各种数据资料。美国地球探测计划除了在科学技术、规模和投入上领先世界各国，更重要的是地球探测计划能激励科学家在地球科学领域开展关于整个地球系统的、广泛而综合的研究工作；能整合观

6、测资料和科研成果，有效管理海量数据，并且对这些数据提供易于处理和便于使用的简单工具和途径；能在现有合作伙伴关系的基础上，在科学研究机构之间，包括注：本文为国家专项“深部探测技术与实验研究”(SinoProbe)资助的成果。收稿日期：2010—01—14#改回日期：2010—05—06；责任编辑：周健。作者简介：刘刚，男，1977年生。博士。从事构造地质学、造山带与前陆盆地研究。通讯地址：100037，北京市西城区百万庄大街26号；电话：010--68999617；Email：liugang@cags．ac．cn。万方数据910地质学报美国国家科学基金会、美国地质调查局、美

7、国国家航空航天局、美国能源部、区域地震台网、大学、研究所、技术公司之间建立起合作伙伴关系。2美国地球探测计划组成及进度美国地球探测(EarthScope)计划是要建立一个能够明显提高对北美大陆构造和活动构造的观测能力的多目标设备和观测台站网络，该计划将部署4类新型观测设备，实施四大观测工程，即以利用流动地震台阵勾画美国大陆高精度地下结构为主要目标的“美国地震阵列”项目(USArray)、利用钻孔数据获取圣安德烈斯断层构造变形资料为主要目标的“圣安德列斯断裂深部观测站”项目(SAFOD)、以利用GPS和应变仪台阵勾画美国西海岸形