变化世界中的军事地质学
美國在阿富汗的軍事行動(dòng)讓美國公眾看到了阿富汗的人民和地名,它的歷史,它的宗教,當(dāng)然還有它的地質(zhì)。地質(zhì)學(xué)在最近事件中的潛在作用尤其明顯,因?yàn)槲覀兊膶κ忠呀?jīng)轉(zhuǎn)入地下。軍方需要關(guān)于洞穴位置和特征的“地質(zhì)情報(bào)”,以及隧道入口對常規(guī)和穿透性炸彈的抵抗能力。在尋找阿富汗塔利班和基地組織武裝力量的過程中,地質(zhì)學(xué)已經(jīng)變得尤為重要。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)估計(jì),阿富汗有1萬多個(gè)洞穴,既有天然的,也有人工的。
對于在軍事地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域工作的地質(zhì)學(xué)家來說,阿富汗沖突和尋找奧薩馬·本·拉登挑戰(zhàn)了我們編纂、分析并向軍事規(guī)劃者傳播我們對地圖、衛(wèi)星圖像和估計(jì)巖石性質(zhì)的最佳解釋的能力。我們被要求從遠(yuǎn)處運(yùn)用各種各樣的技巧來解決恐怖分子可能藏身的地方以及如何發(fā)現(xiàn)他們的存在的問題。
在搜尋本·拉登的過程中,這個(gè)挑戰(zhàn)是獨(dú)一無二的,它包括了對一塊只能在錄像帶上看到的露頭巖石的分析。視頻不是法醫(yī)地質(zhì)學(xué)家會(huì)選擇為國家安全做貢獻(xiàn)的物證。盡管有很大的限制,它還是提供了一些有用的信息來限制可能的搜索區(qū)域。相比之下,很少有人會(huì)想到,仔細(xì)研究二戰(zhàn)期間在日本氣球中用作配重的鵝卵石會(huì)準(zhǔn)確地定位日本襲擊美國的地區(qū)(such is the story John McPhee documents in his 1998 book, Irons in the Fire)。
雖然這類辯證的工作引人注目,但軍事地質(zhì)學(xué)家更多地參與基礎(chǔ)研究和地形、地質(zhì)和土壤的匯編。軍事地質(zhì)學(xué)家必須確定部隊(duì)和車輛穿越地形的能力。他們必須確定地下水的來源、建筑材料或適合修建機(jī)場的地點(diǎn)。或者,他們必須分析地下巖石環(huán)境,要么是為了保護(hù)關(guān)鍵的軍事設(shè)施和人員,要么是為了瞄準(zhǔn)武器。軍事地質(zhì)學(xué)家今天經(jīng)常使用的工具是遙感:他們可以用多光譜或高光譜圖像分析地形的組成;或者,他們可以通過處理一個(gè)地點(diǎn)的多張雷達(dá)圖像中的微小變化來確定精確的地形。
從拿破侖到二戰(zhàn)
地質(zhì)學(xué)至少從拿破侖時(shí)代就開始支持軍事活動(dòng)了。1798年,拿破侖入侵埃及時(shí),他的遠(yuǎn)征軍中包括兩名地質(zhì)學(xué)家,喬治·基爾希和詹姆斯·安德伍德在他們1998年的文章《戰(zhàn)爭與和平中的軍事地質(zhì)學(xué)》中提到了這一點(diǎn)。(Reviews in Engineering Geology, vol. 13)
在18、19和20世紀(jì)的大部分時(shí)間里,軍事地質(zhì)學(xué)被定義為“地形情報(bào)”:對地形進(jìn)行基本分析,以評估部隊(duì)和車輛的行動(dòng);定位訪問路線;尋找搭建區(qū)域和建筑材料;分析邊坡穩(wěn)定性及巖石開挖特征;測繪地表和地下水文。
從美國獨(dú)立戰(zhàn)爭到朝鮮戰(zhàn)爭,軍事地質(zhì)學(xué)一直發(fā)揮著作用,并從那時(shí)起擴(kuò)展到包括從地球物理學(xué)到海洋學(xué)到植物學(xué)等廣泛學(xué)科。甚至早在內(nèi)戰(zhàn)時(shí)期,軍隊(duì)就利用隧道和其他地下挖掘來進(jìn)行進(jìn)攻和防御。
在大多數(shù)情況下,第一個(gè)在軍事行動(dòng)中大規(guī)模使用地質(zhì)學(xué)的是俄國人,在1904年到1905年的日俄戰(zhàn)爭期間,他們雇傭地質(zhì)學(xué)家作為建造防御工事的顧問。同樣在這場戰(zhàn)爭期間,日本編制了整個(gè)朝鮮半島的詳細(xì)地圖。美國軍事地質(zhì)學(xué)家在朝鮮戰(zhàn)爭期間使用了同樣的地圖。這些地圖至今仍是最好的朝鮮綜合地質(zhì)圖。
在第一次世界大戰(zhàn)期間,在法國工作的美國軍事地質(zhì)學(xué)家匯編了第一批“工程地質(zhì)圖”,將地表材料的物理特征深入到敵方領(lǐng)土——這是建造地表防御工事的必要信息。
到第二次世界大戰(zhàn)時(shí),軍事地質(zhì)學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一門成熟的科學(xué)。美國地質(zhì)勘探局在1942年成立了一個(gè)軍事地質(zhì)小組。到戰(zhàn)爭結(jié)束時(shí),該單位雇用了250多名地質(zhì)學(xué)家和其他專業(yè)人員,并在海德堡和東京設(shè)有辦事處。多年來,美國地質(zhì)勘探局對軍事地質(zhì)學(xué)家的要求之一就是至少會(huì)兩種語言;許多人可以在六、七年內(nèi)工作。該部隊(duì)?wèi)?zhàn)時(shí)的工作重點(diǎn)是收集地形情報(bào);確定部隊(duì)和車輛在陸地上的移動(dòng)情況;找到水、燃料和礦產(chǎn)資源;尋找施工材料,協(xié)助解決施工問題;和選址機(jī)場。
挖掘深度
冷戰(zhàn)改變了軍事地質(zhì)學(xué)的研究重點(diǎn),對軍事地質(zhì)學(xué)家提出了新的挑戰(zhàn)。核武器的發(fā)展和試驗(yàn)需要對巖石在高壓和高溫下的性質(zhì)、對表面材料(如土壤“清掃”)的空氣爆炸影響以及核武器對巖石、土壤和其他自然材料的許多其他影響進(jìn)行嚴(yán)格的研究。
軍事建筑深入地下。隨著導(dǎo)彈發(fā)射井和戰(zhàn)略地下指揮所通過增加巖石深度得到保護(hù)或“加固”,對原地巖石性質(zhì)的準(zhǔn)確地質(zhì)評估變得至關(guān)重要,這對于確保我們自己設(shè)施的安全以及評估我們的核武庫對外國加固目標(biāo)的有效性都是至關(guān)重要的。
到20世紀(jì)末,位于不同地質(zhì)特征的不同地質(zhì)環(huán)境中的地下軍事設(shè)施的激增,給美國軍方和軍事地質(zhì)學(xué)家?guī)砹司薮蟮奶魬?zhàn)。例如,據(jù)估計(jì),在朝鮮非軍事區(qū)(dmz)沿線有1000多個(gè)地下設(shè)施。
1994年,美國國防部長發(fā)布了一份報(bào)告,確定了應(yīng)對擁有大規(guī)模殺傷性武器的國家或恐怖組織威脅的技術(shù)。該報(bào)告確定了軍事地質(zhì)學(xué)的兩個(gè)目標(biāo):探測和表征地下設(shè)施,以及用非核武器擊敗堅(jiān)硬的地下目標(biāo)。為了達(dá)到這些目標(biāo),軍事地質(zhì)學(xué)家使用技術(shù),特別是遙感技術(shù),來尋找和描述國外的地下設(shè)施。
軍事地下設(shè)施通常是利用地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石的深度和硬度作為保護(hù)。這位軍事地質(zhì)學(xué)家匯編了托馬斯·伊斯特勒(Thomas Eastler)等人在1998年創(chuàng)造的“戰(zhàn)略地質(zhì)情報(bào)”(strategic geological intelligence),用于評估這些地下設(shè)施的脆弱性。這些情報(bào)包括基巖地質(zhì)、風(fēng)化和土壤發(fā)育、重量體積、完整的力學(xué)特性,甚至關(guān)于炮彈如何穿透巖石的數(shù)據(jù)。地質(zhì)學(xué)家可能會(huì)在實(shí)驗(yàn)室里分析巖石的屬性,然后推斷這些屬性在不同的風(fēng)化條件下會(huì)有什么不同。例如,朝鮮的一些風(fēng)化花崗巖可以用鏟子挖掘,因?yàn)樗诙嘤甑臍夂蛑薪?jīng)歷了極端的風(fēng)化。
這些不同的數(shù)據(jù)被用于計(jì)算和三維模型,這些模型是用來確定武器的效果和單個(gè)隧道入口或廣闊的地下復(fù)合體的脆弱性的工具,有時(shí)甚至用于開發(fā)新武器。
地質(zhì)研究還有助于監(jiān)測和核查核試驗(yàn)限制條約,并確保遏制美國地下核試驗(yàn)——即地下試驗(yàn)場對放射性氣體的控制程度。這項(xiàng)工作不僅包括對美國和外國地下核試驗(yàn)場的地質(zhì)條件進(jìn)行評估,還包括通過地震信號(hào)進(jìn)行地區(qū)地質(zhì)和地球物理分析,以準(zhǔn)確定位和識(shí)別核試驗(yàn)。
近年來,美國和前蘇聯(lián)國家之間的合作為幾十年來在核試驗(yàn)場、導(dǎo)彈發(fā)射井和其他地下設(shè)施進(jìn)行的遠(yuǎn)程地質(zhì)評估提供了寶貴的實(shí)地真相。例如,軍事地質(zhì)學(xué)家被認(rèn)為是美國第一次實(shí)地考察蘇聯(lián)和俄羅斯在哈薩克斯坦東部和北極新地島核試驗(yàn)場的團(tuán)隊(duì)的關(guān)鍵人員。
近年來,美國地質(zhì)調(diào)查局特別地質(zhì)研究小組利用了各種各樣的地球科學(xué)家的專業(yè)知識(shí):不僅是地質(zhì)學(xué)家和制圖師,而且還有地震學(xué)家和其他地球物理學(xué)家(支持核試驗(yàn)監(jiān)測);古生物學(xué)家和巖石學(xué)家(法醫(yī)地質(zhì)學(xué));土壤科學(xué)家(法醫(yī)地質(zhì)學(xué)和研究風(fēng)化巖石性質(zhì));工程地質(zhì)學(xué)家、巖石力學(xué)家和統(tǒng)計(jì)學(xué)家(巖石屬性和變異性);多光譜、高光譜和雷達(dá)遙感(場地表征)專家;計(jì)算機(jī)專家(地理信息系統(tǒng)、光譜數(shù)據(jù)庫等)。計(jì)算機(jī)是繪圖、匯編圖像和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、建模和分析以及交流的重要工具。
同所有科學(xué)一樣,軍事地質(zhì)學(xué)已經(jīng)并將繼續(xù)受益于技術(shù)的進(jìn)步,特別是遙感工具和查明、評價(jià)和測試材料的技術(shù)。與此同時(shí),地下工程技術(shù)的進(jìn)步使得建造更深、更復(fù)雜的地下設(shè)施成為可能,軍事規(guī)劃者很難“承受風(fēng)險(xiǎn)”。同樣,欺騙和逃避技術(shù)的進(jìn)步也使識(shí)別和描述外國地下建筑工地更具挑戰(zhàn)性。
在阿富汗東部等地區(qū),隧道和洞穴的數(shù)量之多,對被要求參與評估武器效能和瞄準(zhǔn)目標(biāo)的地質(zhì)學(xué)家構(gòu)成了障礙。這些和相關(guān)的挑戰(zhàn)使軍事地質(zhì)學(xué)成為一個(gè)充滿刺激和不斷變化的領(lǐng)域;它與軍事活動(dòng)和國家安全的關(guān)系越來越密切。
美國在阿富汗的軍事行動(dòng)讓美國公眾看到了阿富汗的人民和地名,它的歷史,它的宗教,當(dāng)然還有它的地質(zhì)。地質(zhì)學(xué)在最近事件中的潛在作用尤其明顯,因?yàn)槲覀兊膶κ忠呀?jīng)轉(zhuǎn)入地下。軍方需要關(guān)于洞穴位置和特征的“地質(zhì)情報(bào)”,以及隧道入口對常規(guī)和穿透性炸彈的抵抗能力。在尋找阿富汗塔利班和基地組織武裝力量的過程中,地質(zhì)學(xué)已經(jīng)變得尤為重要。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)估計(jì),阿富汗有1萬多個(gè)洞穴,既有天然的,也有人工的。
對于在軍事地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域工作的地質(zhì)學(xué)家來說,阿富汗沖突和尋找奧薩馬·本·拉登挑戰(zhàn)了我們編纂、分析并向軍事規(guī)劃者傳播我們對地圖、衛(wèi)星圖像和估計(jì)巖石性質(zhì)的最佳解釋的能力。我們被要求從遠(yuǎn)處運(yùn)用各種各樣的技巧來解決恐怖分子可能藏身的地方以及如何發(fā)現(xiàn)他們的存在的問題。
在搜尋本·拉登的過程中,這個(gè)挑戰(zhàn)是獨(dú)一無二的,它包括了對一塊只能在錄像帶上看到的露頭巖石的分析。視頻不是法醫(yī)地質(zhì)學(xué)家會(huì)選擇為國家安全做貢獻(xiàn)的物證。盡管有很大的限制,它還是提供了一些有用的信息來限制可能的搜索區(qū)域。相比之下,很少有人會(huì)想到,仔細(xì)研究二戰(zhàn)期間在日本氣球中用作配重的鵝卵石會(huì)準(zhǔn)確地定位日本襲擊美國的地區(qū)(such is the story John McPhee documents in his 1998 book, Irons in the Fire)。
雖然這類辯證的工作引人注目,但軍事地質(zhì)學(xué)家更多地參與基礎(chǔ)研究和地形、地質(zhì)和土壤的匯編。軍事地質(zhì)學(xué)家必須確定部隊(duì)和車輛穿越地形的能力。他們必須確定地下水的來源、建筑材料或適合修建機(jī)場的地點(diǎn)。或者,他們必須分析地下巖石環(huán)境,要么是為了保護(hù)關(guān)鍵的軍事設(shè)施和人員,要么是為了瞄準(zhǔn)武器。軍事地質(zhì)學(xué)家今天經(jīng)常使用的工具是遙感:他們可以用多光譜或高光譜圖像分析地形的組成;或者,他們可以通過處理一個(gè)地點(diǎn)的多張雷達(dá)圖像中的微小變化來確定精確的地形。
從拿破侖到二戰(zhàn)
地質(zhì)學(xué)至少從拿破侖時(shí)代就開始支持軍事活動(dòng)了。1798年,拿破侖入侵埃及時(shí),他的遠(yuǎn)征軍中包括兩名地質(zhì)學(xué)家,喬治·基爾希和詹姆斯·安德伍德在他們1998年的文章《戰(zhàn)爭與和平中的軍事地質(zhì)學(xué)》中提到了這一點(diǎn)。(Reviews in Engineering Geology, vol. 13)
在18、19和20世紀(jì)的大部分時(shí)間里,軍事地質(zhì)學(xué)被定義為“地形情報(bào)”:對地形進(jìn)行基本分析,以評估部隊(duì)和車輛的行動(dòng);定位訪問路線;尋找搭建區(qū)域和建筑材料;分析邊坡穩(wěn)定性及巖石開挖特征;測繪地表和地下水文。
從美國獨(dú)立戰(zhàn)爭到朝鮮戰(zhàn)爭,軍事地質(zhì)學(xué)一直發(fā)揮著作用,并從那時(shí)起擴(kuò)展到包括從地球物理學(xué)到海洋學(xué)到植物學(xué)等廣泛學(xué)科。甚至早在內(nèi)戰(zhàn)時(shí)期,軍隊(duì)就利用隧道和其他地下挖掘來進(jìn)行進(jìn)攻和防御。
在大多數(shù)情況下,第一個(gè)在軍事行動(dòng)中大規(guī)模使用地質(zhì)學(xué)的是俄國人,在1904年到1905年的日俄戰(zhàn)爭期間,他們雇傭地質(zhì)學(xué)家作為建造防御工事的顧問。同樣在這場戰(zhàn)爭期間,日本編制了整個(gè)朝鮮半島的詳細(xì)地圖。美國軍事地質(zhì)學(xué)家在朝鮮戰(zhàn)爭期間使用了同樣的地圖。這些地圖至今仍是最好的朝鮮綜合地質(zhì)圖。
在第一次世界大戰(zhàn)期間,在法國工作的美國軍事地質(zhì)學(xué)家匯編了第一批“工程地質(zhì)圖”,將地表材料的物理特征深入到敵方領(lǐng)土——這是建造地表防御工事的必要信息。
到第二次世界大戰(zhàn)時(shí),軍事地質(zhì)學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一門成熟的科學(xué)。美國地質(zhì)勘探局在1942年成立了一個(gè)軍事地質(zhì)小組。到戰(zhàn)爭結(jié)束時(shí),該單位雇用了250多名地質(zhì)學(xué)家和其他專業(yè)人員,并在海德堡和東京設(shè)有辦事處。多年來,美國地質(zhì)勘探局對軍事地質(zhì)學(xué)家的要求之一就是至少會(huì)兩種語言;許多人可以在六、七年內(nèi)工作。該部隊(duì)?wèi)?zhàn)時(shí)的工作重點(diǎn)是收集地形情報(bào);確定部隊(duì)和車輛在陸地上的移動(dòng)情況;找到水、燃料和礦產(chǎn)資源;尋找施工材料,協(xié)助解決施工問題;和選址機(jī)場。
挖掘深度
冷戰(zhàn)改變了軍事地質(zhì)學(xué)的研究重點(diǎn),對軍事地質(zhì)學(xué)家提出了新的挑戰(zhàn)。核武器的發(fā)展和試驗(yàn)需要對巖石在高壓和高溫下的性質(zhì)、對表面材料(如土壤“清掃”)的空氣爆炸影響以及核武器對巖石、土壤和其他自然材料的許多其他影響進(jìn)行嚴(yán)格的研究。
軍事建筑深入地下。隨著導(dǎo)彈發(fā)射井和戰(zhàn)略地下指揮所通過增加巖石深度得到保護(hù)或“加固”,對原地巖石性質(zhì)的準(zhǔn)確地質(zhì)評估變得至關(guān)重要,這對于確保我們自己設(shè)施的安全以及評估我們的核武庫對外國加固目標(biāo)的有效性都是至關(guān)重要的。
到20世紀(jì)末,位于不同地質(zhì)特征的不同地質(zhì)環(huán)境中的地下軍事設(shè)施的激增,給美國軍方和軍事地質(zhì)學(xué)家?guī)砹司薮蟮奶魬?zhàn)。例如,據(jù)估計(jì),在朝鮮非軍事區(qū)(dmz)沿線有1000多個(gè)地下設(shè)施。
1994年,美國國防部長發(fā)布了一份報(bào)告,確定了應(yīng)對擁有大規(guī)模殺傷性武器的國家或恐怖組織威脅的技術(shù)。該報(bào)告確定了軍事地質(zhì)學(xué)的兩個(gè)目標(biāo):探測和表征地下設(shè)施,以及用非核武器擊敗堅(jiān)硬的地下目標(biāo)。為了達(dá)到這些目標(biāo),軍事地質(zhì)學(xué)家使用技術(shù),特別是遙感技術(shù),來尋找和描述國外的地下設(shè)施。
軍事地下設(shè)施通常是利用地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石的深度和硬度作為保護(hù)。這位軍事地質(zhì)學(xué)家匯編了托馬斯·伊斯特勒(Thomas Eastler)等人在1998年創(chuàng)造的“戰(zhàn)略地質(zhì)情報(bào)”(strategic geological intelligence),用于評估這些地下設(shè)施的脆弱性。這些情報(bào)包括基巖地質(zhì)、風(fēng)化和土壤發(fā)育、重量體積、完整的力學(xué)特性,甚至關(guān)于炮彈如何穿透巖石的數(shù)據(jù)。地質(zhì)學(xué)家可能會(huì)在實(shí)驗(yàn)室里分析巖石的屬性,然后推斷這些屬性在不同的風(fēng)化條件下會(huì)有什么不同。例如,朝鮮的一些風(fēng)化花崗巖可以用鏟子挖掘,因?yàn)樗诙嘤甑臍夂蛑薪?jīng)歷了極端的風(fēng)化。
這些不同的數(shù)據(jù)被用于計(jì)算和三維模型,這些模型是用來確定武器的效果和單個(gè)隧道入口或廣闊的地下復(fù)合體的脆弱性的工具,有時(shí)甚至用于開發(fā)新武器。
地質(zhì)研究還有助于監(jiān)測和核查核試驗(yàn)限制條約,并確保遏制美國地下核試驗(yàn)——即地下試驗(yàn)場對放射性氣體的控制程度。這項(xiàng)工作不僅包括對美國和外國地下核試驗(yàn)場的地質(zhì)條件進(jìn)行評估,還包括通過地震信號(hào)進(jìn)行地區(qū)地質(zhì)和地球物理分析,以準(zhǔn)確定位和識(shí)別核試驗(yàn)。
近年來,美國和前蘇聯(lián)國家之間的合作為幾十年來在核試驗(yàn)場、導(dǎo)彈發(fā)射井和其他地下設(shè)施進(jìn)行的遠(yuǎn)程地質(zhì)評估提供了寶貴的實(shí)地真相。例如,軍事地質(zhì)學(xué)家被認(rèn)為是美國第一次實(shí)地考察蘇聯(lián)和俄羅斯在哈薩克斯坦東部和北極新地島核試驗(yàn)場的團(tuán)隊(duì)的關(guān)鍵人員。
近年來,美國地質(zhì)調(diào)查局特別地質(zhì)研究小組利用了各種各樣的地球科學(xué)家的專業(yè)知識(shí):不僅是地質(zhì)學(xué)家和制圖師,而且還有地震學(xué)家和其他地球物理學(xué)家(支持核試驗(yàn)監(jiān)測);古生物學(xué)家和巖石學(xué)家(法醫(yī)地質(zhì)學(xué));土壤科學(xué)家(法醫(yī)地質(zhì)學(xué)和研究風(fēng)化巖石性質(zhì));工程地質(zhì)學(xué)家、巖石力學(xué)家和統(tǒng)計(jì)學(xué)家(巖石屬性和變異性);多光譜、高光譜和雷達(dá)遙感(場地表征)專家;計(jì)算機(jī)專家(地理信息系統(tǒng)、光譜數(shù)據(jù)庫等)。計(jì)算機(jī)是繪圖、匯編圖像和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、建模和分析以及交流的重要工具。
同所有科學(xué)一樣,軍事地質(zhì)學(xué)已經(jīng)并將繼續(xù)受益于技術(shù)的進(jìn)步,特別是遙感工具和查明、評價(jià)和測試材料的技術(shù)。與此同時(shí),地下工程技術(shù)的進(jìn)步使得建造更深、更復(fù)雜的地下設(shè)施成為可能,軍事規(guī)劃者很難“承受風(fēng)險(xiǎn)”。同樣,欺騙和逃避技術(shù)的進(jìn)步也使識(shí)別和描述外國地下建筑工地更具挑戰(zhàn)性。
在阿富汗東部等地區(qū),隧道和洞穴的數(shù)量之多,對被要求參與評估武器效能和瞄準(zhǔn)目標(biāo)的地質(zhì)學(xué)家構(gòu)成了障礙。這些和相關(guān)的挑戰(zhàn)使軍事地質(zhì)學(xué)成為一個(gè)充滿刺激和不斷變化的領(lǐng)域;它與軍事活動(dòng)和國家安全的關(guān)系越來越密切。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的变化世界中的军事地质学的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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