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打响南极海洋地调“新年首炮”
2017-01-07 | 作者: 王攀 陈惠玲 | 来源: 中国矿业报 | 【 】【打印】【关闭

  北京时间2016年12月31日傍晚,我国科考船“海洋六号”在南纬61度的南极半岛附近海域打响了多道地震调查“首炮”,这是跨越2017年新年的“礼炮”,也是我国时隔26年后,再一次系统开展综合性海洋地质地球物理调查的国家专项南极科考调查的开始。

  十秒一炮

  此刻,南极正处夏季。清晨,阳光灿烂,海面气温摄氏2°左右,精心选择的工区海况良好。在“海洋六号”首席科学家助理兼本次南极科考技术负责赵庆献的指挥下,年轻的中国科考队员们将连接在巨大钢架上的一组气枪高压震源投入南极冰海之中,震源以十秒一次的频率将高压空气向水中发射出“气炮”产生振动,形成的声波可以被船后拖带的1200多米长的电缆接收,经过分析处理后,从而测量出这一海域的海底地层结构特征。

  接下来的40多天里,“海洋六号”还将在这一海区开展多波束、浅剖、地热、温盐深测量,以及重力柱状取样等科考调查项目。中国地质调查局广州海洋地质调查局副总工程师、“海洋六号”首席科学家何高文说,和26年前由“海洋四号”执行的首次同类调查相比,此次调查无论是在研究区范围,还是科学考察的深度与精度上,都将实现跨越式的进步与提升,填补多方面的空白。

  1990年至1991年,执行中国第7次南极科学考察的“海洋四号”科考船在极其艰苦的生活、工作条件下,完成了对南设得兰群岛以南海域系统的区域地质调查,初步获得了南极半岛海域的区域地质资料,并初步掌握了布兰斯菲尔德海峡的区域地质结构。“海洋六号”的此次科考正是以26年前的调查成果为基础,研究范围大幅扩展,从而有望实现对南极半岛海域从海沟到岛弧、再到弧后盆地这一完整的“沟弧盆体系”的详细勘察。

  研究范围的拓展,反映出我国极地海洋地质地球物理调查进步的一个方面。赵庆献介绍说,作为最重要的多道地震任务,和26年前采用模拟信号电缆、铺设9道信号通道相比,此次调查采用了遍布电子模块的数字信号电缆,信号通道则达到了96道,按照道间距12.5米计算,“海洋六号”在船尾拖带着的这条1200米长的多道地震电缆,将在南极半岛海域排列出一张“大网”,清晰扫描出这片海域海底以下1000米深度的地层结构。

  在海底取样方面,26年前“海洋四号”的重力柱状取样能力非常有限,而“海洋六号”最大取样作业能力可以达到18米深。同时,还新增了多波束测量、热流测量等一系列调查手段,将在南极半岛海域获取一系列关于海底地形地貌、地层结构、海底温度、海水温度盐度变化等高精度数据,进而得出关于这一海域完整而立体的海底面貌和特征 。

  直面冰海

  这是“海洋六号”的南极海域“处女航”,这艘4600多吨、已经有7岁船龄的科考船此刻正在远离祖国一万多海里的南极冰海执行科考任务。

  这是中国地质调查局首次组织的南极海域科学考察。进入新世纪以来,中国地质调查局已连续资助了四轮有关南极的地质研究项目,先后有28人次参加了南极地质科学考察。这次“海洋六号”的南极首航,将对南极半岛附近海域开展一次系统性地质地球物理调查,科考人员以广州海洋地质调查局为主体,同时还汇集了来自中国地调局系统内其他机构,以及国家海洋局、高等院校等海洋地质、海洋科学调查与研究的精英人才,他们中大多数都是“八零后”甚至“九零后”,不少人是第一次在南极海域进行科学考察。

  挑战是显而易见的。南极是一块陌生的海域,这里地理环境复杂,气候变化万端,突如其来的风浪和常年的寒冷低温都是“海洋六号”和这支海洋地质科考队伍所没有经历过的。此外,由于这一领域整体尚属国内空白、国际公开资料稀少状态,没有现成的经验可以照搬、照套,需要科考队员们自行摸索。

  “电缆的平衡不仅取决于海水的温度,还取决于海水的盐度,否则就会失衡,调查结果就达不到最佳效果。这个度怎么把握,我们只有纸面的数据,没有实际的经验;在以前的海洋调查中也从没有遇到过浮冰,这次虽然准备了预案,但是效果如何还要等实践来检验。”赵庆献说。

  迈向未来

  南极,这块位于地球最南端的大陆,至今仍显得如此神秘而迷人。终年覆盖的冰雪和企鹅、鲸鱼、海豹一起,构成了它最突出的特征与标志。但在科考人员看来,这里还蕴藏着更多的与地球和人类息息相关的科学奥秘有待挖掘和破解。

  “人类之所以高度重视极地研究,一个重要原因就是南极和北极都最为‘敏感’,也最为单纯,它们也是影响全球环境变化的最重要的调节器。从全球变暖到冰雪融化、海平面上升,人类生存与极地变化息息相关。”何高文说。

  在“海洋六号”此次航程中,来自同济大学的肖文申就承担着与海洋环境变化相关的课题。他说,通过对南极的研究,可以对比研究人类活动对地球影响的情况,“这里是我们其他区域环境演化最好的地质参考坐标和衡量基准。”

  “海洋六号”首席科学家助理、广州海洋地质调查局矿产所付少英博士说,“海洋六号”的工作就类似于给南极半岛附近海域的海底地质“做CT”“抽验血”“量体温”,多管齐下,最终形成详实的地层结构报告,给后续的极地与全球环境和地质演变研究提供基础数据。

  目前,中国正在从极地研究大国向极地研究强国迈进,需要更多的科学工作者,更多的专业领域参与研究。“从第一次开展南极专项海洋地质地球物理调查到第二次,隔了26年,但我相信,下一次的间隔不会这么长,积累了经验的‘海洋六号’将做好再次探查极地的充分准备。”何高文说。

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