一提到地震，人們首先聯(lián)想到山崩海嘯，房倒屋塌，以及人員和財(cái)產(chǎn)的損失。

但對地震學(xué)家來說，地震卻不完全是個"壞東西"。作為目前少量可以穿透整個地球的信號，地震波可以幫助人們認(rèn)識地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)。因此，天然地震也被稱為"照亮地下的明燈"。

"地震學(xué)家通過分析地震波研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的過程類似于老百姓挑西瓜的過程。用手拍拍、耳朵聽聽就能夠判斷西瓜是不是熟了。"6月22日，中國地震局主動源探測項(xiàng)目組研究員徐平在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)說，"地震給地球敲一榔頭，我們就能聽聽地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是怎樣的。"

地下結(jié)構(gòu)與人們的生活息息相關(guān)。大多數(shù)破壞性地震都發(fā)生在地下數(shù)十千米的地方，研究這個深度上的結(jié)構(gòu)有利于人們認(rèn)識地震發(fā)生的環(huán)境；大部分油氣資源儲存在5千米以淺的地下，這個地區(qū)的精細(xì)結(jié)構(gòu)對于油氣資源探查具有重要意義；而大部分城市建設(shè)于沉積盆地之上，精細(xì)的沉積層結(jié)構(gòu)研究將直接服務(wù)于城市防震減災(zāi)。

然而，隨著研究的深入，僅通過天然地震來研究地球內(nèi)部已經(jīng)不夠了。"科學(xué)家就想到制造人工震源，來填補(bǔ)沒有地震的地方，或者更加精密地去了解某個地方。"徐平說。

過去20年來，中科院院士陳颙帶領(lǐng)主動源探測團(tuán)隊(duì)開展了大量野外實(shí)驗(yàn)，試圖尋找一種合適的人工震源，他們測試了電火花、落錘、人工爆破、可控汽車震源在內(nèi)的十幾種震源，但效果均不理想。

"后來，我們受到海洋石油勘探的啟發(fā)，最終選擇了水中激發(fā)的氣槍震源作為陸地地殼結(jié)構(gòu)探測和介質(zhì)變化監(jiān)測的人工震源。"徐平說。

隨后，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)解決了大量理論和技術(shù)問題，把氣槍震源系統(tǒng)從海洋移植到了陸地水體，并于2011年在云南賓川建成了世界第一個專門向外發(fā)射地震波的地震臺，發(fā)射的地震波傳播遠(yuǎn)達(dá)200公里,可覆蓋近20萬平方公里的面積。此外，團(tuán)隊(duì)還研制了移動式和船載式等多種氣槍震源系統(tǒng)的技術(shù)裝備，可以適用于大陸上的江河湖泊及近海、水庫等水體。

這一技術(shù)手段的優(yōu)勢也很快顯現(xiàn)出來。云南賓川氣槍發(fā)射臺和甘肅祁連發(fā)射臺幾年的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，氣槍發(fā)射地震波的走時(shí)和固體潮的變化與地震發(fā)生有密切的聯(lián)系，徐平認(rèn)為，這是一種有希望的地震物理預(yù)報(bào)的前兆。而在新疆建成的固定式氣槍震源除了用于地震監(jiān)測預(yù)報(bào)工作外，還服務(wù)于國家能源安全，為呼圖壁地下儲氣庫的安全生產(chǎn)提供了支撐。

而在長江安徽段330公里水域中進(jìn)行的氣槍5000次激發(fā)觀測結(jié)果則表明，氣槍技術(shù)可以用來進(jìn)行區(qū)域尺度的地下結(jié)構(gòu)探測。激發(fā)的信號被應(yīng)用于郯廬斷裂帶南端地殼及上地幔結(jié)構(gòu)探測中，取得了良好效果。

如今，團(tuán)隊(duì)還有了一個大膽的設(shè)想，根據(jù)測算，如果在全國建立10個固定的氣槍發(fā)射臺，每個臺的監(jiān)測距離能達(dá)到1000公里的話，就能夠覆蓋整個中國大陸。"這將在城市地下空間的合理利用、城市地震安全性評價(jià)、活動斷裂調(diào)查、城市地下三維地質(zhì)圖編制、礦山中礦脈追蹤等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。"徐平建議，通過實(shí)施這樣的"地下明燈計(jì)劃"，就有望真正實(shí)現(xiàn)"天上有北斗，地下有明燈"。