中国海洋地质调查与南极大陆再续前缘

2017-04-20 来源:中国矿业报社 本报记者:吴昊 通讯员 陈惠玲

1新年响起的“地质首炮”

当地时间2016年12月31日凌晨3时30分(北京时间2017年1月1日),中国科考船“海洋六号”驶抵南纬60度、西经60度附近海域,开始了跨年度的中国第33次南极科考海洋地质和地球物理调查。

年轻的中国科考队员们将焊接在巨大钢架上的高压气枪投入南极冰海之中,以10秒一次的频率发射“气炮”,形成的声波可以被船后的电缆捕捉,从而测量出详尽的海底地层结构。这是2017年新年到来之际,我国海洋科考的“地质首炮”。

南极,位于地球最南端,被人们称为第七大陆,是地球上最后一个被发现、惟一没有人员定居的大陆。

南极大陆的总面积为1390万平方千米,相当于中国和印巴次大陆面积的总和,居世界各洲第五位。

整个南极大陆被一个巨大的冰盖所覆盖,平均海拔为2350米。南极洲蕴藏的矿物有220余种。

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。

“海洋六号”此次南极科考获得了很多南极海域宝贵的地质地球物理实测资料——首次对南极海域进行了大面积、高精度、高分辨率的地球物理调查,为研究南极地质演化与全球气候变化关系奠定了基础;首次开展了大范围、立体式的多波束海底地形探测,获取了南极海底近2万平方千米三维地形地貌高精度资料,为我国后续科学考察和船舶航行提供了水深数据;应用我国自主研发的地热探针,采获到南极海底地热流实测数据,填补了我国在高纬度寒冷海域相关探测空白。

但其实,这并非是中国地质调查局广州海洋局第一次进行南极科考。早在1990年,年轻的“海洋四号”就曾踏上过南极这片土地。时隔26年,两代地质人,因为同一个理想来到地球的最南端,开展以综合地质和地球物理调查为重点的国家专项南极科考调查。

“海洋六号”奏响新年第一炮

固定地震电缆

寻找下一个踏勘点

2一封漂洋过海的家书

中国地质调查局广州海洋地质调查局船舶大队大队长、在这次南极科考中担任“海洋六号”船指导船长的何发光参与到2017年的南极科考中。他从来不敢想象,自己能够再一次踏上南极大陆的土地。或者,26年来,他一直期盼着,自己能重新回到南极。

1990年10月~1991年5月,科考船“海洋四号”赴南极海域,作为中国第七次南极科学考察队的成员之一,在南极海域开展海洋地质与地球物理综合调查。当时,何发光刚刚从大学毕业,以见习二副的身份随船出航。这次行程不仅让他见到了企鹅、海豹和冰川大陆,也让初出茅庐的他真正体验到了南极科考的艰难困苦。

气象预报条件还比较差,每天要依靠人工观测气象变化,由于极地气候状况变化莫测,科考船几次遭遇险情,有一次差点船毁人亡。1991年2月3日,“海洋四号”遭遇了12级以上的暴风雪袭击。当天,气象预报是个难得的好天气,科考队在海上进行大型重力取样。中午时分,科考队发现情况不对,赶紧下令回收取样器,但暴风雪来得太快了。当他们赶到最近的港湾口时,抛下的锚已经抓不住海底。暴雪密集地飞击在驾驶台瞭望窗,根本无法看清前方的情况,只能依靠雷达,情况万分紧急,稍有不慎,后果不堪设想。当时的船长滕征光下令开足马力,最终顶住了风浪。两天过去了,2月5日,大雪将全船覆盖,南极晴空万里。

不光有极地变幻莫测的天气考验,对科考队心灵上的考验也很艰巨。由于当时通信设备的限制,与家里惟一的联系便是书信。一封家书往往是一个月才能收到。现代网络日益发达,在“海洋六号”上已经实现了无线网络覆盖,科考队员可以每天和家里联系,再也不用苦苦等待那封家书飘洋万里。在农历春节,“海洋六号”南极科考的船员还像国内亲人们拜了年。这在以前,根本是不敢想象的。

26年过去了,何发光亲眼见证着我国科考船工作生活条件发生的显著改善。

1991年1月首次登上南极的考察队员

离艇登陆

3向世界宣告中国的科技进步

王光宇是我国海洋物探创始人之一和南海珠江口盆地发现者之一。同时,他也是“海洋四号”执行的第7次南极科学考察的首席科学家。

他有割舍不了的南极情怀。王光宇身上有着中国地质人始终怀揣的荣誉感。他总是强调,中国的极地科学考察事业是振兴中华、为国争光、造福人类的事业。南极研究的重要性、极地考察能力是综合国力的一种展现,特别是科学技术实力的表现!

尽管已经过去了26年,他也已经是一位76岁的老者,但对当年的南极科考,仍历历在目。“海洋四号”的南极之旅向途经的国家和地区传递了中国改革开放和科学进步的信息,受到了当地华人、华侨的热烈欢迎。王光宇介绍说,塔希堤(大溪地)是“海洋四号”赴南极来回路途必经的补给站,岛上居住着大量的客家华人。当定居岛国100多年的华人第一次看到挂着五星红旗的“唐人船”——“海洋四号”到来时,兴奋地奔走相告。当地华人商会还特设90多桌酒席,为科考队员洗尘,并从中了解中国内地的发展状况。“海洋四号”也专门将一块南极石赠送给塔希堤的中华会馆。通过“海洋四号”这个窗口,塔希堤的华人华侨了解了中国。

丰富的海底生物样品

4海洋地质调查成果的“接力”

“海洋四号”从广州出发,经斐济、塔西堤、瓦尔帕莱索、乌斯怀亚,于1991年元旦抵达南极洲。经过2个月的科考,科考队在南极半岛附近完成了南极半岛西北部海域以布兰斯菲尔德海峡为主的综合地质、地球物理调查,以及南极半岛北部及南设得兰群岛若干岛屿中新生代火山作用与矿产前景的调查研究。同时,科考队利用海上来回路途走航的机会,完成了穿越太平洋的综合地学科考,以及南太平洋海盆北部海区多金属结核(壳)的侦察共4个方面的调查,取得了重要的科学考察成果。

“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”的详细勘查。

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。作为最重要的多道地震任务,与“海洋四号”采用模拟信号电缆、铺设9道信号通道相比,“海洋六号”采用了遍布电子模块的数字信号电缆,信号通道达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,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,“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,“海洋六号”还新增了多波束测量、热流测量等一系列调查手段,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。

这些珍贵成果取得的背后是不为人知的艰苦。尽管“海洋六号”在吨位上比“海洋四号”大出了一半,携带的设备更为先进,队伍也做好了各种困难的准备,但是意外还是比他们想象的要多。“海洋六号”遭遇设备重大故障,科考队积极组织设备抢修,克服了航程长、航渡距离远、作业区跨度大、极地远洋气象条件复杂、缺乏高纬度海域航行经验、船舶后勤保障压力显著等重重困难,积累了深海、大洋、极地航行保障和复杂地质环境下开展综合地质地球物理调查作业的宝贵经验。

5两代地质人的南极梦

2017年4月14日9点15分,“海洋六号”历时232天,航程近7万千米,顺利完成2016年深海地质航次、中国大洋41航次和中国第33次南极科学考察航次任务,停靠在东莞市东江口海洋地质专用码头码头。 年轻的船员们被等待回归的领导、家人送上了鲜花的祝福。

1991年5月3日,海洋四号科学考察船,完成中国第七次南极科学考察任务顺利返回广州。在广州的码头旁,船员们争先向等待的亲人招手。

南极,是地球上至今未被开发、未被污染的洁净大陆,蕴藏着无数的科学之谜和信息,是科学研究的圣地,是与全球环境变化、经济可持续发展、人类的生存和命运休戚相关的最后疆土。如今,我国南极科考的调查力量、调查深度和工作环境,都比以前有了很大进步。两艘科考船的南极情缘,也是两代地质人的人生故事。科考人的不畏艰苦、奋力前行,使中国不仅成为全球极地科考的大国,而且朝着极地科考强国的方向稳步迈进。

目前,中国已经先后完成32次科考航次,建立了长城、中山、昆仑、泰山4个南极科考站,建立了长城站、中山站、昆仑站和泰山站4个南极科学考察站,在极地冰川学、海洋学、地质学、生物生态学、大气科学、日地物理学等领域积累了大量观测数据,建立了极地科学数据和标本样品的共享平台,获得了一些重要的科学新发现,取得了一批高水平的科研成果。

以2005年我国完成人类历史上首次从地面进入南极内陆冰盖最高点——冰穹A,2009年在该地区建成我国南极昆仑站为标志,中国极地考察正向极地强国迈进。

下一次的南极海洋地质科考将在什么时候?

“海洋六号”本航次总首席科学家、广州海洋地质调查局副总工程师何高文说:“从第一次南极专项地质与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!”

知识链接:

●“海洋四号”1986年加入大洋科学考察活动,是一艘有着近30年船龄的海洋地质调查船,3000吨排水量,104米长,是参加中国大洋科学考察最早、执行航次任务最多、每次都安全圆满完成任务的一艘“英雄科考船”。其装备有较大的油仓、海水淡化器、油污水处理装置、万米绞车、首推、避碰雷达等设备,适合承担远洋考察任务。“海洋四号”船是目前国内调查手段较多、较齐全的海洋地质地球物理综合调查船。

●“海洋六号”综合调查船首次集地震、地质调查等多项调查功能于一体,是目前世界上第一艘综合地质地球物理调查船,由我国首次自行设计、建造。它采用电力推进系统、动力定位、全回转舵桨等国际先进技术及设备,配置了深海水下遥控探测系统、深海取样分析、深水多波束测深系统、深水浅地层剖面系统、长排列大容量高分辨率地震采集系统等多种高科技调查设备,配置有4000米级深海水下机器人“海狮号”,装备条件在我国海洋地质调查队伍中首屈一指。该船总长106米,型宽17.4米,型深8.3米,设计吃水5.5米,设计排水量4600吨,最大排水量5287吨,试航速度17节,自持力60天,续航力15000海里,可在国际海域无限航区开展调查。