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新华社“雪龙2”号9月24日电(记者魏弘毅)近日,由自然资源部组织的中国第13次北冰洋科考全部作业顺利结束。其中,地质和地球物理调查作业是本航次作业的重要组成模块。
- a! U' M7 p: G) ~9 p" r; q- }: i3 M 地质和地球物理调查究竟是什么?相关研究有何意义?本航次的作业亮点又有哪些?
8 J( K, d& k: Y1 p. y+ ?! p9 W 地质与地球物理调查 4 x1 U8 l, V9 e1 Z$ U" b. j
在向记者解释地质与地球物理调查前,中国第13次北冰洋科考队队员、自然资源部第二海洋研究所副研究员沈中延拿出了一个苹果。 - S3 O( ]% @( e; b0 h& d
“想知道这个苹果的内部结构非常简单,拿出一把水果刀,想怎么切就怎么切。”沈中延说,“但是,对于表面70%以上被水覆盖的地球这个‘大苹果’而言,我们没办法切开它。所以,要借助一些方法来搞清楚它的内部结构。”
y) B% @* R" E 于是,海洋科学家们经过探索、实践,形成了海洋地质和海洋地球物理两门学科。 $ A. o6 j. e/ z' k
沈中延介绍,海洋地质,即通过获取海底沉积物、岩石等样品进行分析研究,以研究地球物质组成及地质环境演变的学科。海洋地球物理,则是通过研究地球的重力、磁场等物理特性,来研究它的内部构造、结构以及演变过程的一门学科。 , @+ ]) S8 ]. b2 E9 x
在本航次作业中,围绕两门学科开展的作业合称“地质和地球物理调查”。 3 W% ^6 J% z0 K! N
关于两门学科的区别,沈中延解释说,“海洋地质研究通过海底取样的方式分析样本,并根据观察与分析得出结论;海洋地球物理研究则需要通过专业仪器设备,采用物理手段进行探测,得出数据并进行分析。二者的核心区别,就看在作业中是否存在取样环节。简言之,取样,就是海洋地质研究;不取样,就是海洋地球物理研究。”
3 g# u& U- Y2 P: T' m% H 科学与经济价值兼具
+ v, l7 h. o6 f7 f+ ?5 M. H 在此次北冰洋科考中,重力柱取样是一项重要的作业内容。其具体操作方式是将相关设备沉入海底,从海底泥表向下垂直取样,获得长达几米的海底沉积物柱状样本,并通过分析样本由深至浅的地质信息变化,从而了解地球地质历史环境演变。 ; R V* R) {( a4 l! S" ~/ t; {8 y t
中国第13次北冰洋科考队队员、浙江大学博士生童政毅介绍,一般来说,离陆地越远,海底沉积物的沉积速度越慢。“我们执行作业的加克洋中脊海域靠近北冰洋中心区域,几米长的泥样,可能包含了长达上万年的地球环境、气候演变信息。”
. ^& s7 @- {* _) f 除了能帮助人们更好地认识地球,海洋地质和海洋地球物理研究同样具有实用价值。
6 `, h( N1 I9 B) p- o “比如,在城市基建的拓展中,勘探人员可以通过专业的仪器发现地下空洞,从而对潜在风险进行规避。此外,海洋地质和海洋地球物理研究在考古、地下水勘探、资源勘探等方面也能起到至关重要的作用。”沈中延说。 , q+ v1 }; \, }' s6 z: u
海洋地质与海洋地球物理的研究“利器” & n m# a, @* z( D
除了上文提到的重力柱取样,本航次海洋地质研究的重要设备还有碎石取样器。
. S i3 g& ]* H& x# o6 d7 H 童政毅表示,该设备主要取样海底火山喷发所产生的火山玻璃层,通过分析其化学成分和形成时间,进而指示该处在一定时间尺度内的环境变化。
2 t: Z- m Z( R8 ~ 记者观察到,碎石取样器的外观同样是柱状,其下部和上部有许多蜡块。取样时,取样器沉入海底,蜡块会接触海底底质,将海底的火山玻璃“粘”上来。 $ [/ s$ y3 o+ z# o4 t) e
而整个地质与地球物理调查作业中最精彩的环节,莫过于海底大地电磁仪(OBEM)和海底地震仪(OBS)的布放和回收。 - d# u3 j4 w/ z# F6 o6 q/ S
中国第13次北冰洋科考队队员、自然资源部第二海洋研究所助理研究员刘亚楠介绍,OBEM和OBS均为地球物理研究的重要设备,是经过组装之后的球状监测仪器,呈橘黄色,在使用时投放海底进行数据收集,并在当个航次进行回收。
5 n; f' F. o! `3 i; w; d. z 据介绍,OBEM和OBS分别会采集海底的电阻率信息和微小地震波,通过两项指标反馈出的数据,来指示海底地表之下的地质特征。“举个例子,地震波在穿过致密程度不同的地质结构时,速度会有变化。我们会通过该项关键数据,判断出探测位置的海底地质结构。”刘亚楠说。 " D0 C$ G3 G9 ]( ?) q& R
OBEM和OBS的回收,简称“捞球”。回收时,考察队将船开回设备投放地点,设备会收到船上发出的信号,从海底浮上海面。此时,许多科考队员都会聚集到驾驶台,寻找浮上来的“橘色斑点”,之后再由科考队员将设备打捞上来。 7 M5 E, D V0 h! _) A
据中国第13次北冰洋科考队领队王金辉介绍,本航次考察队进行了7台OBEM和5台OBS的布放,并成功回收其中10台设备。其中OBS成功回收率达100%,刷新极地高纬密集冰区成功回收纪录。 ) ]0 A; _: `9 x; q9 S4 t( r
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