我國時隔26年再啟南極專項海洋地質地球物理調查

北京時間2016年12月31日傍晚，我國科考船「海洋六號」在南緯61度的南極半島附近海域打響了多道地震調查「首炮」，這是跨越2017年的「禮炮」，是我國時隔26年後，再一次系統開展綜合性海洋地質地球物理調查的國家專項南極科考調查的開始。

10秒一炮

此刻，南極正處夏季。清晨，陽光燦爛，海面氣溫攝氏2度左右，精心選擇的工區海況良好。在「海洋六號」首席科學家助理兼本次南極科考技術負責人趙慶獻的指揮下，年輕的中國科考隊員們將連接在巨大鋼架上的一組氣槍高壓震源投入南極冰海之中，震源以10秒一次的頻率將高壓空氣向水中發射出「氣炮」產生振動，形成的聲波可以被船後拖帶的1200多米長的電纜接收，經過分析處理後，測量出這一海域的海底地層結構特徵。

接下來的40多天里，「海洋六號」還將在這一海區開展多波束、淺剖、地熱、溫鹽深測量，以及重力柱狀取樣等科考調查項目。中國地質調查局廣州海洋地質調查局副總工程師、「海洋六號」首席科學家何高文說，和26年前由「海洋四號」執行的首次同類調查相比，此次調查無論是在研究區範圍，還是科學考察的深度與精度上，都將實現跨越式的進步與提升，填補多方面的空白。

1990年~1991年，執行中國第7次南極科學考察的「海洋四號」科考船在極其艱苦的生活、工作條件下，完成了對南設得蘭群島以南海域系統的區域地質調查，初步獲得了南極半島海域的區域地質資料，並初步掌握了布蘭斯菲爾德海峽的區域地質結構。「海洋六號」的此次科考正是以26年前的調查成果為基礎，研究範圍大幅擴展，從而有望實現對南極半島海域從海溝到島弧、再到弧後盆地這一完整的「溝弧盆體系」的詳細勘察。

研究範圍的拓展，反映出我國極地海洋地質地球物理調查進步的一個方面。趙慶獻介紹說，作為最重要的多道地震任務，和26年前採用模擬信號電纜、鋪設9道信號通道相比，此次調查採用了遍布電子模塊的數字信號電纜，信號通道則達到了96道，按照道間距12.5米計算，「海洋六號」在船尾拖帶著的這條1200米長的多道地震電纜，將在南極半島海域排列出一張「大網」，清晰掃描出這片海域海底以下1000米深度的地層結構。

在海底取樣方面，26年前「海洋四號」的重力柱狀取樣能力非常有限，而「海洋六號」最大取樣作業能力可以達到18米深。同時，還新增了多波束測量、熱流測量等一系列調查手段，將在南極半島海域獲取一系列關於海底地形地貌、地層結構、海底溫度、海水溫度鹽度變化等高精度數據，進而得出關於這一海域完整而立體的海底面貌和特徵 。

直面冰海

這是「海洋六號」的南極海域「處女航」，這艘4600多噸、已經有7歲船齡的科考船此刻正在遠離祖國1萬多海里的南極冰海執行科考任務。

這是中國地質調查局首次組織的南極海域科學考察。進入新世紀以來，中國地質調查局已連續資助了四輪有關南極的地質研究項目，先後有28人次參加了南極地質科學考察。這次「海洋六號」的南極首航，將對南極半島附近海域開展一次系統性地質地球物理調查，科考人員以廣州海洋地質調查局為主體，同時還彙集了來自中國地調局系統內其他機構，以及國家海洋局、高等院校等海洋地質、海洋科學調查與研究的精英人才，他們中大多數都是「80後」甚至「90後」，有不少人還是第一次在南極海域進行科學考察。

挑戰是顯而易見的。南極是一塊陌生的海域，這裡地理環境複雜，氣候變化萬端，突如其來的風浪和常年的寒冷低溫都是「海洋六號」和這支海洋地質科考隊伍所沒有經歷過的。此外，由於這一領域整體尚屬國內空白、國際公開資料稀少狀態，沒有現成的經驗可以照搬、照套，需要科考隊員們自行摸索。

「電纜的平衡不僅取決于海水的溫度，還取決于海水的鹽度，否則就會失衡，調查結果就達不到最佳效果。這個度怎麼把握，我們只有紙面的數據，沒有實際的經驗；在以前的海洋調查中也從沒有遇到過浮冰，這次雖然準備了預案，但是效果如何還要等實踐來檢驗。」趙慶獻說。

邁向未來

南極，這塊位於地球最南端的大陸，至今仍顯得如此神秘而迷人。終年覆蓋的冰雪和企鵝、鯨魚、海豹一起，構成了它最突出的特徵與標誌。但在科考人員看來，這裡還蘊藏著更多的與地球和人類息息相關的科學奧秘有待挖掘和破解。

「人類之所以高度重視極地研究，一個重要原因就是南極和北極都最為『敏感』，也最為單純，它們也是影響全球環境變化的最重要的調節器。從全球變暖到冰雪融化、海平面上升，人類生存與極地變化息息相關。」何高文說。

在「海洋六號」此次航程中，來自同濟大學的肖文申就承擔著與海洋環境變化相關的課題。他說，通過對南極的研究，可以對比研究人類活動對地球影響的情況，「這裡是我們其他區域環境演化最好的地質參考坐標和衡量基準。」

「海洋六號」首席科學家助理、廣州海洋地質調查局礦產所付少英博士說，「海洋六號」的工作就類似於給南極半島附近海域的海底地質「做CT」「抽驗血」「量體溫」，多管齊下，最終形成詳實的地層結構報告，給後續的極地與全球環境和地質演變研究提供基礎數據。

目前，我國正在從極地研究大國向極地研究強國邁進，需要更多的科學工作者、更多的專業領域參與研究。「從第一次開展南極專項海洋地質地球物理調查到第二次，隔了26年，但我相信，下一次的間隔不會這麼長，積累了經驗的『海洋六號』將做好再次探查極地的充分準備。」何高文說。