【世界首次!我國成功獲取萬米級海洋人工地震剖面】

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據人民網3月4日報道,今天從中國科學院地質與地球物理研究所獲悉:該所曆經20年艱辛自主研發的萬米級海底地震儀,近日在世界最深處馬里亞納海溝挑戰者深淵成功應用,完成了兩條萬米級人工地震剖面,並獲得極為珍貴的一手數據資料。這標誌著我國成為繼日本之後世界上第二個具有自主研發萬米級海底地震儀能力的國家,並在世界首次成功獲取萬米級海洋人工地震剖面。

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海底地震儀(Ocean Bottom Seismometer,簡稱OBS)是海洋地球科學探測的重要設備,通過記錄海底地震波動信號,對海底地層進行地震波成像,為認識海底地球內部結構提供依據。

據介紹,海底地震儀既可以用於天然地震觀測,也可以用於主動源人工地震探測。其工作原理是:在海面將與沉耦架連接的沉浮式OBS按計劃點位投放,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進行數據記錄,待完成計劃任務後進行回收,回收時在船舶上發送聲學指令,將沉耦架與OBS的連接斷開,OBS即利用自身的浮力漂浮至海面進行回收。為適應不同類型的探測任務,科學家們設計了三個類型的OBS,分別是便攜式OBS、長周期寬頻OBS和萬米級寬帶OBS。其中,便攜式OBS最大工作水深6公里,可連續工作三個月,本航次共投放28台次;長周期寬頻帶OBS最大工作水深9公里,可連續工作一年,本航次共投放了17台次,其中5台計劃工作時間為半年;萬米級寬帶OBS最大工作水深為12公里,可連續工作一年,本航次共投放7台次。

海底地震儀主要由三大系統組成:第一部分是數據采集系統,為儀器的核心部件,包括地震計、數據采集與存儲;第二部分為儀器的投放回收系統,主要是聲學應答系統、脫鉤與熔斷裝置;第三部分為儀器的耐壓防腐系統,包括耐壓玻璃艙球、水密插件等。便攜式OBS和長周期寬帶OBS均采用單球一體化結構,對上述三個系統進行了集成一體化;萬米級寬帶OBS,采用雙球結構設計,上球為投放回收系統,下球為數據采集和記錄系統。

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今年1月15日,中國科學院深淵科考隊搭乘“探索一號”科學考察船從三亞啟航,按照中國科學院“海鬥深淵前沿科技問題研究與攻關”B類先導專項及重點部署項目、國家重點研發計劃“深海關鍵技術及裝備”重點專項的任務部署,開赴馬里亞納海溝雅浦海溝執行深淵科學考察和裝備試驗任務。科考隊除了進行大深度海底地震試驗工作,還重點進行了深淵生物學、深淵生態學、地質及地球化學的研究工作,並針對一系列自主研發的萬米級深海裝備進行了深海試驗。

據介紹,本航次於2月28日清晨完成了兩條萬米級人工地震剖面剖面設計長度600公里,實際作業長度669公里,投放三種類型的OBS 共60台。其中,第一條剖面計劃作業長度400公里,實際氣槍作業長度438公里,大容量氣槍連續放炮2135次,投放海底地震儀40台,成功回收38台,最大回收深度10027米;第二條剖面長度計劃作業長度200公里,實際氣槍作業長度231公里,投放了海底地震儀20台,成功回收18台,最大回收深度10026米。所有回收的儀器數據記錄完整,數據質量較好。

本航次成功還回收了2016年8月份探索一號投放在馬里亞納海溝的2台長周期被動源海底地震儀,最大深度6444米,獲得了該地區近半年的天然地震和微動數據,為該區海底地殼速度結構成像研究、近震參數研究提供了寶貴的資料。另外,本航次在該地區成功投放5台長周期被動源海底地震儀,計劃半年後回收。

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此外,本航次在馬里亞納海溝地區成功投放和回收了一台海底電磁場儀, 投放深度2446米,成功獲取了該地區的天然電場與磁場數據,這是我國首次在馬里亞納海溝地區獲得的海底電磁場數據,為研究該地區地殼電磁場結構提供了依據。

參加本航次科考活動的科考隊員來自國內多家科研院所、大學和企事業單位,包括中國科學院沈陽自動化研究所、中國科學院地質與地球物理研究所、中國科學院南海海洋研究所、中國科學院深海科學與工程研究所、浙江大學、青島華洋海事服務有限公司、深圳市長榮海船舶工程有限公司、北京國冶銳誠工程技術有限公司、北京高岸視野文化傳媒有限公司9家單位。

據悉,目前,科考隊依然在馬里亞納海溝挑戰者深淵海域工作,預計將在三月中下旬返航三亞。

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