世界首次!我国成功获取万米级海洋人工地震剖面

2017年03月04日20:18  来源:人民网-科技频道
 

人民网北京3月4日电 (记者赵永新、赵竹青)今天从中国科学院地质与地球物理研究所获悉:该所历经20年艰辛自主研发的万米级海底地震仪,近日在世界最深处马里亚纳海沟挑战者深渊成功应用,完成了两条万米级人工地震剖面,并获得极为珍贵的一手数据资料。这标志着我国成为继日本之后世界上第二个具有自主研发万米级海底地震仪能力的国家,并在世界首次成功获取万米级海洋人工地震剖面。

海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer,简称OBS)是海洋地球科学探测的重要设备,通过记录海底地震波动信号,对海底地层进行地震波成像,为认识海底地球内部结构提供依据。

据介绍,海底地震仪既可以用于天然地震观测,也可以用于主动源人工地震探测。其工作原理是:在海面将与沉耦架连接的沉浮式OBS按计划点位投放,由沉耦架的重力作用使有浮力的OBS在海水中自由下落至海底进行数据记录,待完成计划任务后进行回收,回收时在船舶上发送声学指令,将沉耦架与OBS的连接断开,OBS即利用自身的浮力漂浮至海面进行回收。为适应不同类型的探测任务,科学家们设计了三个类型的OBS,分别是便携式OBS、长周期宽频OBS和万米级宽带OBS。其中,便携式OBS最大工作水深6公里,可连续工作三个月,本航次共投放28台次;长周期宽频带OBS最大工作水深9公里,可连续工作一年,本航次共投放了17台次,其中5台计划工作时间为半年;万米级宽带OBS最大工作水深为12公里,可连续工作一年,本航次共投放7台次。

海底地震仪主要由三大系统组成:第一部分是数据采集系统,为仪器的核心部件,包括地震计、数据采集与存储;第二部分为仪器的投放回收系统,主要是声学应答系统、脱钩与熔断装置;第三部分为仪器的耐压防腐系统,包括耐压玻璃舱球、水密插件等。便携式OBS和长周期宽带OBS均采用单球一体化结构,对上述三个系统进行了集成一体化;万米级宽带OBS,采用双球结构设计,上球为投放回收系统,下球为数据采集和记录系统。

今年1月15日,中国科学院深渊科考队搭乘“探索一号”科学考察船从三亚启航,按照中国科学院“海斗深渊前沿科技问题研究与攻关”B类先导专项及重点部署项目、国家重点研发计划“深海关键技术及装备”重点专项的任务部署,开赴马里亚纳海沟、雅浦海沟执行深渊科学考察和装备试验任务。科考队除了进行大深度海底地震试验工作,还重点进行了深渊生物学、深渊生态学、地质及地球化学的研究工作,并针对一系列自主研发的万米级深海装备进行了深海试验。

据介绍,本航次于2月28日清晨完成了两条万米级人工地震剖面,剖面设计长度600公里,实际作业长度669公里,投放三种类型的OBS 共60台。其中,第一条剖面计划作业长度400公里,实际气枪作业长度438公里,大容量气枪连续放炮2135次,投放海底地震仪40台,成功回收38台,最大回收深度10027米;第二条剖面长度计划作业长度200公里,实际气枪作业长度231公里,投放了海底地震仪20台,成功回收18台,最大回收深度10026米。所有回收的仪器数据记录完整,数据质量较好。

本航次成功还回收了2016年8月份探索一号投放在马里亚纳海沟的2台长周期被动源海底地震仪,最大深度6444米,获得了该地区近半年的天然地震和微动数据,为该区海底地壳速度结构成像研究、近震参数研究提供了宝贵的资料。另外,本航次在该地区成功投放5台长周期被动源海底地震仪,计划半年后回收。

此外,本航次在马里亚纳海沟地区成功投放和回收了一台海底电磁场仪, 投放深度2446米,成功获取了该地区的天然电场与磁场数据,这是我国首次在马里亚纳海沟地区获得的海底电磁场数据,为研究该地区地壳电磁场结构提供了依据。

参加本航次科考活动的科考队员来自国内多家科研院所、大学和企事业单位,包括中国科学院沈阳自动化研究所、中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院南海海洋研究所、中国科学院深海科学与工程研究所、浙江大学、青岛华洋海事服务有限公司、深圳市长荣海船舶工程有限公司、北京国冶锐诚工程技术有限公司、北京高岸视野文化传媒有限公司9家单位。

据悉,目前,科考队依然在马里亚纳海沟挑战者深渊海域工作,预计将在三月中下旬返航三亚。

(责编:王政淇、崔东)

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