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2019年12月12日  星期四
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經點科學:南極也有地震臺?他們在最南端聆聽地球“心跳”
發布人: 西藏自治區地震局                  發布日期: 2019-10-07                  新聞來源: 中國地震局

   無數科學家踏上地球最南端的那片“白色大陸”,探尋未知世界的奧秘。

  就在前不久,由中國地震局地球物理研究所承擔的南極長城站地震臺改建任務圓滿完成,新一代長城站地震臺已正式運行。業內普遍認為,此次成功改建,標志著中國在南極地震觀測基礎設施和數據質量得到顯著改善。

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改建后的南極地震臺


  原來南極也有地震臺?那么南極會發生地震嗎?建在南極的地震臺將派上哪些用場?就讓兩代參與過南極科考的地震科學家給我們講講在南極建地震臺和地磁臺的故事。

開啟南極科考新篇章

  數百年來,為揭開南極洲的神秘面紗,數以千計的科學家前赴后繼,直至上世紀50年代,開啟了南極考察的新紀元。

  “在1957到1958年的國際地球物理年期間,世界上集中了12個國家1000多位科考人員,對南極進行了為期一年的大規模綜合科學考察,開展了極光、地磁、宇宙線、氣象和大氣環境、地震等觀測。這次考察也使人們認識到南極洲無疑是地球物理學家的天堂。”曾參與我國第二次南極科考的中國地震局地球物理所研究員林云芳回憶道。

  1985年11月,第二次南極科考中,“地震和地磁”被列入了科學考察項目,并確定建立中國南極長城地震臺和地磁臺。林云芳踏上了前往南極的征程,但真要開展南極實地考察,并非易事。

  去時28個大箱子,裝滿了地磁和地震觀測儀器,建設南極地震臺站的重擔落到林云芳一個人身上。長城站所在的喬治王島是一個低氣壓地區,和我國西藏地區相仿,初到該地的人連走路都喘得厲害。

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1986年1月林云芳在南極長城站與隊友選臺址測量


  在林云芳的印象里,南極的氣候瞬息萬變,有時一天會出現一年四季的天氣過程,晴空萬里之后即刻飛沙走石,棉花狀的飛雪中夾雜著冰雹,一天之內積雪可達1米之厚,最大風力有12級,狂風呼嘯更讓人不寒而栗。

  短暫的科考期間,林云芳經歷過剛到長城站時搭起的野外帳篷很快被狂風刮倒,也曾親眼目睹因惡劣天氣,使一架旅游飛機在長城站附近的冰山失事。“我們自己建地震臺、地磁臺、地震地磁記錄室,必須克服天氣因素,爭取時間,才能多獲取南極的地震地磁記錄數據。”

  正如中國地震局地球物理研究所《地震監測志》中提及:“南極開展地震地磁觀測,成為中國固體地球物理科學界走向全球地震地磁觀測科技舞臺的里程碑。”

南極有地震嗎?

  在網上一旦搜索“南極有地震嗎”等類似問題時常常會得到這樣的解答——

  “地震幾乎遍于世界各地,包括陸地和海洋,但南北兩極地區卻從沒有過任何地震的記錄。這一奇異的地質現象是地質學界的一個謎。”

  但實際上,謎底早已揭曉。第二次南極考察度夏期間,地震臺站已獲得1986年2月25日至3月25日的地震記錄資料。一個月內,共記錄到兩次3至4級近震、四次左右遠震,大多數是冰震,平均每天發生有5、6次;

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1986年1月林云芳在長城站安裝地磁儀器


    此外,中國南極長城站地震臺實現數字化觀測后,從2010年底至2011年底,數字化寬頻帶地震記錄儀還捕捉到發生在南極地區的百余次地震,其最大震級達里氏4級左右,最小震級約為0.5級。可見“南極無地震”一說并不準確。在一般人的理解中,南極是位于地球一隅孤僻獨立的冰雪大陸,與我們生活的綠色世界隔著千山萬水,似乎沒有必要開展大規模科學考察活動甚至是地震觀測。其實不然,人類經過200多年堅持不懈的探索,隨著對南極考察的深入,越來越認識到南極洲與人類生存和發展密切相關,地震監測也不例外。

  “南極地震臺可以記錄到發生在世界各地的大地震和南極地區的小地震及火山活動。由于所處的特殊地理位置,這些資料對研究全球地震、中國地震、南極地區小地震和火山的成因機制等,都十分重要。”林云芳表示,如果能與周圍基地的國家合作,聯成一組遙測記錄臺網,還可用這組臺網記錄的資料探究南極大陸地殼和地幔的深部結構,助力我國全球地震觀測網絡建設。

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林云芳向記者講述在南極建地震臺的故事


  中國地震局地球物理所研究員常利軍則給記者帶來一則南極科考新發現:根據長城站地震臺的觀測記錄顯示,南極洲南設得蘭群島地震雖然強度不大,但是小震頻發,給出了菲尼克斯微板塊向南設得蘭海溝俯沖仍然進行著的地震學證據;

  此外還發現火山引起的小震尤為明顯,顯示近期一些海底火山活動增強。“勘測到地球板塊的運動,可以追溯南極大陸是如何形成等一系列地質演化問題,為礦產資源的研究提供背景依據。”常利軍說。

臺站“改頭換面”能力強

  從1985年長城站地震臺建成投入使用,到現在已經走過34個年頭。

  然而近年來,因地震臺初建時期所使用的材料和儀器裝備等技術原因,又長期受到南極地區極端災害性天氣影響,長城站地震臺觀測房受損嚴重。

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常利軍和隊友承擔了南極地震臺的改建工作


  “特別是去年3月,長城站遭遇罕見大風,地震臺觀測房損毀嚴重,原本搭建房屋所用的木頭材料早已腐爛斷裂,鐵質支架也全部生銹。”常利軍說,恢復并改善南極地震觀測基礎設施和工作條件成為當時非常急迫的需求,長城站地震臺站改建項目被列入中國第35次南極科考任務。

  2018年12月,常利軍隨中國南極科學考察隊赴長城站開始實施地震臺改建任務。

  要知道,地震臺位于距長城站區南面500米的“八達嶺”山上。那里山高坡陡,冰雪很厚,如何將近3噸重的地震觀測房運上去,對常利軍和他的隊友們來說是一個極大的考驗。

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  改建工作持續了兩個多月,在長城站多次統一協調下,十余名后勤保障人員和科研人員齊心協力,克服了南極冰天雪地的極端氣候影響,利用站上裝載車、吊車、挖掘機等機械設備,完成了老地震臺建筑垃圾分類清理、材料和設備的運送、新地震觀測房地基的開挖澆筑和觀測房的吊裝以及擺坑的開鑿和澆筑等工作,并布設了新購置的極地版低溫甚寬帶地震儀。

  “改建后的地震臺采用在極端環境下也能防潮、抗風、抗壓的材料,極大地保障了地震臺連續觀測的穩定性。同時具備遠程實時監控能力和數據傳輸功能,實現在長期無人值守情況下也能正常運行。”常利軍說。

  常利軍期待,未來地震科研工作者有望立足于我國南極科考站,深入南極內陸新增固定地震監測臺站,使得地震觀測分布更加均勻;

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  更重要的是,如果將來自南極地震臺的觀測數據與我國大陸地震觀測臺網所得資料結合,還會大幅提升我國地震監測能力。


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