"雪龙2"号南极科考完成海底地震仪布放 揭秘地球板块运动机制

问题:在全球板块构造体系中,南极周边海域是认识地球深部过程的重要窗口;斯科舍海域位于多板块相互作用区,断裂带、海槽等构造单元密集,地震活动较为频繁,地壳结构与动力学过程复杂。如何在深海条件下获取高质量、长时间序列的地震观测数据,并据此反演地壳及上地幔结构、理解板块相互作用机制,是海洋地球物理研究的重要课题之一。 原因:此次作业在沙克尔顿断裂带与南设得兰海槽交汇区域布放海底地震仪,主要基于三点考虑。其一,该区域处于板块连接与相互作用的关键位置,天然地震事件与背景噪声为被动源观测提供了充足信号;其二,海底观测能够直接获得海底记录,在海水对部分地震波分量传播存在影响的情况下,补足仅依赖陆地或海面观测的不足;其三,长周期连续观测有利于提取不同传播路径与不同频段的信息,从而提升三维速度结构成像的可靠性。,作业区受“西风带”影响,风浪大、作业窗口短,对船舶操纵、甲板投放及实验室协同提出更高要求,也对任务组织与现场执行能力形成考验。 影响:海底地震仪长期记录天然地震与海洋环境噪声,其波形数据可用于分析地震波在不同介质中的传播速度特征。通常,较软、部分熔融或含流体的介质表现为相对低速,而坚硬致密的岩石介质速度更高。基于波速差异等关键信息,科研人员可构建地下结构的三维成像,并深入推断岩浆活动、沉积层分布、断裂带几何形态等要素。这将有助于加深对南极周缘板块运动及其演化过程的认识,也可为海洋地质灾害风险评估和极地海域地球系统研究提供基础数据支撑。此次完成15台设备布放,意味着在目标海域形成较完整的观测阵列,为后续综合反演与多学科交叉研究奠定了观测条件。 对策:为确保深海布放与回收的可操作性及数据完整性,此次任务采用被动源观测方式。设备入水后沉入海底独立工作,数据存储于内部介质中,待后续航次回收读取。每次布放均严格记录点位经纬度,并将投放误差控制在一定范围内,以提升后续回收定位效率。回收环节依托声学通信链路:科考船抵达预定海域后,通过探头向海水发射声学信号,与海底地震仪换能器建立远距离联络;设备接收指令后回传应答并触发释放机制,抛弃配重后依靠浮力上浮至海面,再通过卫星定位与信息广播协助搜寻。该流程兼顾深海高压环境适应性、复杂海况下的可靠性与作业效率。实践表明,依托规范化点位管理、协同作业与技术改进,可将回收率保持在较高水平,为连续观测提供保障。 前景:随着极地观测能力提升和海洋地球物理方法发展,海底地震观测将更加突出阵列化、长期化与综合化。未来,若能在关键构造区持续开展多航次布放与回收,并叠加重力、磁力、海洋地质取样、海底地形等多源数据,有望进一步提高对地壳深部结构、板块边界活动与地球动力学过程的认识精度。同时,极端风浪与低温环境下的作业经验也将推动极地海洋工程与观测装备可靠性提升,为我国参与全球海洋与极地科学研究、提供基础数据与科学认识支撑更稳固的技术与实践基础。

地球持续演化,板块运动与地壳变化等内部过程深刻影响人类生存环境。借助海底地震仪等观测手段,我们能够记录并解析来自地球深部的信号,逐步加深对其内部结构与动力学过程的认识。本次南极考察的实施,为我国地球科学研究积累了重要的一手观测数据,也说明了我国极地科学考察组织与执行上的能力。随着后续数据回收、处理与综合分析的推进,对地球深部结构和板块运动规律的认识将深入完善,并为防灾减灾、资源勘探等应用提供更可靠的科学依据。