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2019年10月21日  星期一
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经点科学:南极也有地震台?他们在最南端聆听地球“心跳”
发布人: 西藏自治区地震局                  发布日期: 2019-10-07                  新闻来源: 中国地震局

   无数科学家踏上地球最南端的那片“白色大陆”,探寻未知世界的奥秘。

  就在前不久,由中国地震局地球物理研究所承担的南极长城站地震台改建任务圆满完成,新一代长城站地震台已正式运行。业内普遍认为,此次成功改建,标志着中国在南极地震观测基础设施和数据质量得到显著改善。

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改建后的南极地震台


  原来南极也有地震台?那么南极会发生地震吗?建在南极的地震台将派上哪些用场?就让两代参与过南极科考的地震科学家给我们讲讲在南极建地震台和地磁台的故事。

开启南极科考新篇章

  数百年来,为揭开南极洲的神秘面纱,数以千计的科学家前赴后继,直至上世纪50年代,开启了南极考察的新纪元。

  “在1957到1958年的国际地球物理年期间,世界上集中了12个国家1000多位科考人员,对南极进行了为期一年的大规模综合科学考察,开展了极光、地磁、宇宙线、气象和大气环境、地震等观测。这次考察也使人们认识到南极洲无疑是地球物理学家的天堂。”曾参与我国第二次南极科考的中国地震局地球物理所研究员林云芳回忆道。

  1985年11月,第二次南极科考中,“地震和地磁”被列入了科学考察项目,并确定建立中国南极长城地震台和地磁台。林云芳踏上了前往南极的征程,但真要开展南极实地考察,并非易事。

  去时28个大箱子,装满了地磁和地震观测仪器,建设南极地震台站的重担落到林云芳一个人身上。长城站所在的乔治王岛是一个低气压地区,和我国西藏地区相仿,初到该地的人连走路都喘得厉害。

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1986年1月林云芳在南极长城站与队友选台址测量


  在林云芳的印象里,南极的气候瞬息万变,有时一天会出现一年四季的天气过程,晴空万里之后即刻飞沙走石,棉花状的飞雪中夹杂着冰雹,一天之内积雪可达1米之厚,最大风力有12级,狂风呼啸更让人不寒而栗。

  短暂的科考期间,林云芳经历过刚到长城站时搭起的野外帐篷很快被狂风刮倒,也曾亲眼目睹因恶劣天气,使一架旅游飞机在长城站附近的冰山失事。“我们自己建地震台、地磁台、地震地磁记录室,必须克服天气因素,争取时间,才能多获取南极的地震地磁记录数据。”

  正如中国地震局地球物理研究所《地震监测志》中提及:“南极开展地震地磁观测,成为中国固体地球物理科学界走向全球地震地磁观测科技舞台的里程碑。”

南极有地震吗?

  在网上一旦搜索“南极有地震吗”等类似问题时常常会得到这样的解答——

  “地震几乎遍于世界各地,包括陆地和海洋,但南北两极地区却从没有过任何地震的记录。这一奇异的地质现象是地质学界的一个谜。”

  但实际上,谜底早已揭晓。第二次南极考察度夏期间,地震台站已获得1986年2月25日至3月25日的地震记录资料。一个月内,共记录到两次3至4级近震、四次左右远震,大多数是冰震,平均每天发生有5、6次;

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1986年1月林云芳在长城站安装地磁仪器


    此外,中国南极长城站地震台实现数字化观测后,从2010年底至2011年底,数字化宽频带地震记录仪还捕捉到发生在南极地区的百余次地震,其最大震级达里氏4级左右,最小震级约为0.5级。可见“南极无地震”一说并不准确。在一般人的理解中,南极是位于地球一隅孤僻独立的冰雪大陆,与我们生活的绿色世界隔着千山万水,似乎没有必要开展大规模科学考察活动甚至是地震观测。其实不然,人类经过200多年坚持不懈的探索,随着对南极考察的深入,越来越认识到南极洲与人类生存和发展密切相关,地震监测也不例外。

  “南极地震台可以记录到发生在世界各地的大地震和南极地区的小地震及火山活动。由于所处的特殊地理位置,这些资料对研究全球地震、中国地震、南极地区小地震和火山的成因机制等,都十分重要。”林云芳表示,如果能与周围基地的国家合作,联成一组遥测记录台网,还可用这组台网记录的资料探究南极大陆地壳和地幔的深部结构,助力我国全球地震观测网络建设。

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林云芳向记者讲述在南极建地震台的故事


  中国地震局地球物理所研究员常利军则给记者带来一则南极科考新发现:根据长城站地震台的观测记录显示,南极洲南设得兰群岛地震虽然强度不大,但是小震频发,给出了菲尼克斯微板块向南设得兰海沟俯冲仍然进行着的地震学证据;

  此外还发现火山引起的小震尤为明显,显示近期一些海底火山活动增强。“勘测到地球板块的运动,可以追溯南极大陆是如何形成等一系列地质演化问题,为矿产资源的研究提供背景依据。”常利军说。

台站“改头换面”能力强

  从1985年长城站地震台建成投入使用,到现在已经走过34个年头。

  然而近年来,因地震台初建时期所使用的材料和仪器装备等技术原因,又长期受到南极地区极端灾害性天气影响,长城站地震台观测房受损严重。

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常利军和队友承担了南极地震台的改建工作


  “特别是去年3月,长城站遭遇罕见大风,地震台观测房损毁严重,原本搭建房屋所用的木头材料早已腐烂断裂,铁质支架也全部生锈。”常利军说,恢复并改善南极地震观测基础设施和工作条件成为当时非常急迫的需求,长城站地震台站改建项目被列入中国第35次南极科考任务。

  2018年12月,常利军随中国南极科学考察队赴长城站开始实施地震台改建任务。

  要知道,地震台位于距长城站区南面500米的“八达岭”山上。那里山高坡陡,冰雪很厚,如何将近3吨重的地震观测房运上去,对常利军和他的队友们来说是一个极大的考验。

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  改建工作持续了两个多月,在长城站多次统一协调下,十余名后勤保障人员和科研人员齐心协力,克服了南极冰天雪地的极端气候影响,利用站上装载车、吊车、挖掘机等机械设备,完成了老地震台建筑垃圾分类清理、材料和设备的运送、新地震观测房地基的开挖浇筑和观测房的吊装以及摆坑的开凿和浇筑等工作,并布设了新购置的极地版低温甚宽带地震仪。

  “改建后的地震台采用在极端环境下也能防潮、抗风、抗压的材料,极大地保障了地震台连续观测的稳定性。同时具备远程实时监控能力和数据传输功能,实现在长期无人值守情况下也能正常运行。”常利军说。

  常利军期待,未来地震科研工作者有望立足于我国南极科考站,深入南极内陆新增固定地震监测台站,使得地震观测分布更加均匀;

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  更重要的是,如果将来自南极地震台的观测数据与我国大陆地震观测台网所得资料结合,还会大幅提升我国地震监测能力。


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