說起地質(zhì)-地球物理三維透明化就要跟大家說起一個(gè)概念：“玻璃地球”。那么，什么是玻璃地球呢？自人類誕生之日起，我們就從未停止過對(duì)地球的探索和認(rèn)知。從古代人認(rèn)為“天圓地方”，到航海家麥哲倫通過環(huán)球航行證明地球是圓的；從古希臘科學(xué)家埃拉托色尼測(cè)量了地球周長，到地球物理學(xué)家莫霍洛維奇發(fā)現(xiàn)了地幔和地殼的分界層，再到地震學(xué)家古登堡發(fā)現(xiàn)了地核與地幔的分界層，這一次次的進(jìn)步都讓我們對(duì)腳下的地球有了更精確的認(rèn)識(shí)。然而，地球不是透明的，厚厚的土壤和巖石阻擋了我們的視線，使得地球深處對(duì)人類來說遙不可及，充滿了諸多謎團(tuán)。有人幻想，如果腳下的地球像玻璃一樣該多好。這貌似一個(gè)瘋子的想法，就像哥白尼提出日心說，而否定地心說一樣，在當(dāng)時(shí)有點(diǎn)天方夜譚的感覺。但是科學(xué)的進(jìn)步往往源自于大膽的設(shè)想，當(dāng)陳舊的思想已經(jīng)束縛了人們的大腦時(shí)，只有少數(shù)杰出的人才有勇氣打破舊框架，提出新理論。“玻璃地球”的概念最初是由澳大利亞地質(zhì)學(xué)家Carr 等提出的，其含義是利用地質(zhì)信息技術(shù)建立一個(gè)橫向分區(qū)或連片的、多尺度的、數(shù)字化的、透明的地殼淺層模型，其中凝聚了所能采集的全部地質(zhì)空間信息和屬性信息。這個(gè)概念一經(jīng)提出，便迅速得到歐美各發(fā)達(dá)國家的政府、地質(zhì)調(diào)查機(jī)構(gòu)和地質(zhì)學(xué)家們的響應(yīng)。“玻璃地球”是一個(gè)把地質(zhì)信息和地理信息相結(jié)合并存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的、可供多用戶訪問和開展決策分析的三維可視化虛擬淺層地殼。換言之，這是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了地下-地上、地質(zhì)-地理、空間-屬性數(shù)據(jù)一體化存儲(chǔ)、管理、處理和應(yīng)用的三維可視化的地質(zhì)信息系統(tǒng)。在一個(gè)國家范圍內(nèi)，“玻璃地球”可稱為“玻璃國土”，它集多維地質(zhì)信息系統(tǒng)建設(shè)和多維地質(zhì)建模于一體，是地質(zhì)時(shí)空大數(shù)據(jù)的有效載體。
多年以來，隨著資源的稀缺和環(huán)境的破壞，人們從淺層地殼資源的開采逐漸向深層地殼轉(zhuǎn)移，礦產(chǎn)資源地下結(jié)構(gòu)的勘察深度日益增大。迄今為止人們依然對(duì)我們腳下的地球充滿敬畏和迷茫，雖然人類在高科技的支持下可以飛向外太空，但在地球母親面前異常渺小。畢竟我們的地球面積太大了，要想全面“掃描”實(shí)在是困難重重，而且目前的地球物理勘探深度也相當(dāng)有限。即使通用鉆探，也難以達(dá)到理想的深度。目前，世界上最深的鉆孔——俄羅斯科拉超深鉆，深度也不過12千米，連地殼都沒有穿透，要知道整個(gè)地球的半徑可是6400多千米。在礦產(chǎn)資源日益枯竭、地質(zhì)災(zāi)害越來越多的雙重壓力之下，不少國家都開始實(shí)施朝向地球縱深的大面積掃描探測(cè)計(jì)劃。此外，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)塌陷、滑坡和地震等地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)、預(yù)警和減災(zāi)，也要求開展對(duì)地殼深部結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及災(zāi)害孕育、發(fā)生機(jī)理的研究。于是，對(duì)造山帶深部、地震帶深部和盆地基底的探測(cè)也在世界各國廣泛地開展起來了。與此相應(yīng)，三維地質(zhì)信息化技術(shù)帶來了快速的發(fā)展，區(qū)域地質(zhì)調(diào)查除了在內(nèi)容上增加了農(nóng)業(yè)地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、旅游地質(zhì)和災(zāi)害地質(zhì)之外，在工作方式上也開始了由僅僅采集、存儲(chǔ)、管理和處理地表地質(zhì)數(shù)據(jù)，變?yōu)橐惑w化采集、存儲(chǔ)、管理和處理地下-地上、地質(zhì)-地理和物化遙鉆數(shù)據(jù)；變二維地質(zhì)填圖為三維地質(zhì)填圖，甚至四維地質(zhì)填圖；變單純的二維地質(zhì)圖件表達(dá)方式為既有二維圖件又有三維可視化實(shí)體模型表達(dá)，并實(shí)現(xiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析三維可視化、地質(zhì)過程模擬三維可視化。
而地質(zhì)-地球物理三維透明化正是將玻璃地球具體應(yīng)用到某一地區(qū),并比玻璃地球更加詳細(xì)的展示該地區(qū)的地質(zhì),地球物理屬性,地下結(jié)構(gòu)等信息,使我們對(duì)該地區(qū)有更加深刻的了解和認(rèn)識(shí)，有利于一體化存儲(chǔ)、管理和處理地下-地上、地質(zhì)-地理、空間-屬性數(shù)據(jù)，進(jìn)行三維可視化地質(zhì)建模，有利于對(duì)地質(zhì)對(duì)象的總體把握和整體分析。基于海量多源、異構(gòu)、異質(zhì)的勘查數(shù)據(jù)，構(gòu)建而成的三維地質(zhì)模型，可直觀而形象地展現(xiàn)地質(zhì)體和地質(zhì)結(jié)構(gòu)，可極大地提高對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象、地質(zhì)資源和地質(zhì)環(huán)境的認(rèn)知能力。目前，開展三維地質(zhì)信息系統(tǒng)建設(shè)和三維的數(shù)字圖幅、數(shù)字礦山、數(shù)字油田、數(shù)字工程和數(shù)字地災(zāi)點(diǎn)地質(zhì)建模，已經(jīng)成為國際地礦部門和地質(zhì)科學(xué)界技術(shù)創(chuàng)新的重要領(lǐng)域。
地質(zhì)-地球物理三維透明化其實(shí)質(zhì)上是以現(xiàn)有的地球科學(xué)理論為基礎(chǔ)將深反射地震，電法，磁法，重力等方法結(jié)合起來，充分發(fā)揮各個(gè)方法發(fā)特點(diǎn)，將地下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，地球物理信息等地下豐富的信息數(shù)字化以簡潔明了的方式呈現(xiàn)在我們的眼前。我們現(xiàn)有的地球科學(xué)知識(shí)（即地質(zhì)學(xué)知識(shí)）是在觀察的基礎(chǔ)上對(duì)某一地區(qū)的構(gòu)造演化史，地質(zhì)構(gòu)造等方面做出合理的解釋。深反射地震可以獲取精細(xì)的地下圖像，反應(yīng)大量的信息，這是反映巖石圈精細(xì)結(jié)構(gòu)的先鋒技術(shù)；電法勘探能夠反映地下介質(zhì)的電性特點(diǎn)，也能夠在一定方面反映地下的地質(zhì)構(gòu)造，而磁法能夠很好的反映地下的礦產(chǎn)分布及其磁性特點(diǎn)，進(jìn)行大地構(gòu)造分區(qū)，研究深大斷裂，確定接觸帶、斷裂帶、破碎帶和基底構(gòu)造，劃分沉積巖、侵人巖、噴出巖以及變質(zhì)巖的分布范圍，進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)填圖，研究區(qū)域礦產(chǎn)的形成和分布規(guī)律。而重力勘探在進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)填圖、研究與油氣有關(guān)的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和大構(gòu)造等方面也發(fā)揮著其不可或缺的作用，我們以地質(zhì)學(xué)為主要骨架，將四者有機(jī)的結(jié)合起來，進(jìn)行區(qū)域性的地質(zhì)地球物理三維建模，能夠?qū)崿F(xiàn)將某一區(qū)域在較大深度范圍內(nèi)的地質(zhì)-地球物理透明化。
我們以深反射地震劃分的層面結(jié)合鉆井資料構(gòu)建地質(zhì)-地球物理模型的格架，運(yùn)用所學(xué)的地質(zhì)知識(shí)以地質(zhì)單元為標(biāo)準(zhǔn)將格架填充起來，豐富模型的內(nèi)容，再通過電法勘探、磁法勘探、重力勘探對(duì)模型加以約束并進(jìn)行調(diào)整，從而最終構(gòu)建出真正的地質(zhì)-地球物理模型，實(shí)現(xiàn)真正的地質(zhì)-地球物理三維透明化。地質(zhì)-地球物理三維透明化對(duì)深部資源的勘探有著重要的指導(dǎo)意義，對(duì)我們研究地球內(nèi)部動(dòng)力機(jī)制也起著不可或缺的重要作用，而且地質(zhì)-地球物理三維透明化的發(fā)展也是我們?cè)谏畈坑^測(cè)技術(shù)上的一個(gè)重大突破。
目前地質(zhì)-地球物理三維透明化技術(shù)仍處于發(fā)展階段，在很多技術(shù)方法上仍然存在著不足之處，首先是全國區(qū)域內(nèi)的深反射地震剖面過于稀疏，這給模型構(gòu)架的建立造成了許多困難，其次是井的深度遠(yuǎn)達(dá)不到我們建立模型的需要，因此地球深部的模型構(gòu)建主要依托于深反射地震和我們所了解的地質(zhì)知識(shí)，而沒有井做參考的模型其準(zhǔn)確性要相對(duì)差一些。
雖然現(xiàn)階段地質(zhì)-地球物理三維透明化的發(fā)展存在著諸多局限與不成熟的地方，但是其有著廣闊的前景。其在儲(chǔ)油層的判斷，深部礦產(chǎn)資源的尋找，以及對(duì)地球內(nèi)部動(dòng)力機(jī)制的研究，深部探測(cè)技術(shù)等方面起著不可或缺的作用，也是未來地球科學(xué)，地球物理學(xué)發(fā)展的主流方向之一。
