地球深部也被称为深地，占据了从浅表地下空间和地壳到地幔、地核在内的固体地球系统的大部。随着科学发展、技术进步与深地探测数据积累的驱动，人类不断开拓地球深部的新视野，催生了深地科学。作为大科学时代地球科学向深部拓展的基础研究最新前沿，深地科学研究地球深部的结构构造、物质组成、变化过程与动力学，具有巨大的创新空间。为达到人地和谐共生，深部地球的行为与动力学，是深地科学研究的终极目标。

地球是一个宜居的生命星球，由两台“发动机”维护。其中一台是恒星太阳的能量补给，属于外来动力；另一台来自地球内部，由于内、外核与外部圈层的差异运动而构成“地球发动机”。同时，地球内部蕴藏着巨大的热能。以往研究强调了固体地球外部与天文周期等有关的全球变化，产生了地球系统科学。但是，我们对固体地球内部的了解可能还远远不够，由此忽视了地球内部更具决定性的深部过程变化。作为全球变化的内因，“地球发动机”可能是其根本动力来源，与地磁场的变化及板块构造有密切关系。

地球内部的结构包括地质结构、物质组成与物性结构、地球物理场结构。层圈相互作用、俯冲带、洋中脊和地幔柱等，构成地质结构。矿物岩石和元素的分布、地震波速度、电性、密度等，构成地球的物质与物性结构。地球物理场则包括重力场、电磁场和温度场等。从宏观到微观，地球的结构均具有显著的不对称性；而地形地貌的不对称性，正是地球不对称性突出的外在表现。

深邃的地质时代被称为“深时”，而地球内部的时空关系却非常微妙。传统的地质学原理给出沉积地层具有“上新下老”的时间－深度关系；而基于岩浆作用的原理，下部岩体往往具有较新的年龄，最新形成的岩浆岩年龄为零。热年代学测年表明，矿物封闭温度所在深度线之上的地壳冷却剖面，具有“上老下新”的现象。洋脊扩张形成的海底磁条带年龄分布，正是地球深部普遍存在的“上老下新”时间－深度关系的平面表达。在去往地球深部的方向上，地球物质的年龄到底有怎样的变化？地球年龄的不规则结构，正是其活性的体现。叩问地球内部物质年龄的本质，其实还需要一些更深入的探讨。

地球深部高压环境下，可能含有超过90%的地球碳，是最大的碳储库，包括金刚石。深度在410-660千米之间的地幔过渡带则是一个巨大的水储库。地球内部物质的深循环和全地球年龄的分布，显示了地球具有生命体的新陈代谢特征。洋脊扩张、大洋俯冲、火山和地幔柱，构成物质深循环的体征表现；地球元素的同位素记录了这些变化，成为地球的“基因”。近年实验表明，表层物质深循环可达核－幔边界，超高压条件下部分元素发生超离子化，形成特异的密度和化合性质等。矿物相变控制了深部物质的密度和流变性质；深部极端环境下临界与超临界状态的存在，是深部物质研究的亮点。

科学引领，技术突破，透视地球，拓展认知，实现地球科学向以深地科学为代表的现代地球系统科学发展，将为安全高效利用深地空间与资源能源，实现我国由地质大国向地质强国的跨越，打下坚实的基础。

（作者陈宣华：中国地质科学院深部地质研究部主任，主要从事大地构造与构造地质学、矿产资源、地球深部探测与深地科学等研究和科普工作）