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科普:探寻海底的秘密——地质和地球物理调查简介

2023-09-26 09:58:37

来源:新华网   作者:陈听雨

阅读:761

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[摘要] 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。 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?地质与地球物理调查 在向记者解释地质与地球物理调查前,中国第13次北冰

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。

  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?

地质与地球物理调查

  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。

  “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。”

  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。

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  这是中国第13次北冰洋科学考察队在北极点附近的冰站调查作业现场(2023年9月5日摄)。新华社记者魏弘毅摄

  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。

  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”。

  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。”

科学与经济价值兼具

  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。

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  2023年8月12日,中国第13次北冰洋科学考察队队员在布放海冰物质平衡浮标。新华社记者魏弘毅摄

  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。”

  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。

  “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。

海洋地质与海洋地球物理的研究“利器”

  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。

  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。

  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。

  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。

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  2023年8月4日,在“雪龙2”号极地科考破冰船尾甲板,科考队员在清理、收集底栖生物拖网拖上来的样品。新华社记者魏弘毅摄

  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。

  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。

  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。

  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。





关键词: 科普 探寻 海底 秘密

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