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第2次格罗夫山考察

队次名称: 第2次格罗夫山考察
起止时间: 1999-12-10 ~ 2000-02-11
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考察概述

  1999-2000,中国第二次在格罗夫山开展了较大规模的地质、测绘、陨石回收、古环境和雪冰等学科的综合考察。第二次格罗夫山考察队确定了格罗夫山出露的主要岩性及大地构造性质,明确提出格罗夫山与普里兹带的大地构造关联。考察队设立大地测量基准点,完成了核心区测绘数据,并回收陨石28,确认格罗夫山东侧是东南极冰盖腹地的又一个陨石富集区。此外,考察队还发现大量典型的古气候环境遗迹,并沿途全线采取了大量浅雪钻和雪坑样品。

现场实施情况

  在国家海洋局极地考察办公室和1 6次队领导的关怀下,在1 5次越冬队、1 6次队和"雪龙"船全体人员的共同支持下,考察队10人经过野外58天艰苦努力,克服许多困难,基本完成计划所承担的任务,达到了预期目标。考察队于1999年12月21日从原苏联"进步1站"启程,按照15次队路线用9天时间上行到达格罗夫山,随即按计划实施野外考察项目。考察队先后迁移大本营3次,在山区野外工作44天,于2000年2月11日从1^(065营地出发,按原路线经用6天安全返回中山站。考察全程共消耗航煤47桶,柴油16桶,汽油7桶。

野外科考实施情况与成果

1.        地质调查情况

中国格罗夫山首次考察对该区成功进行了地质考察,在该基础地质调查的起点上,本次地质考察补充了大量岩石样品,已控制了格罗夫山出露的主要岩性类型,变形变质程度和期次,填制了地质草图,掌握了主变质期的年代学数据,从而可初步确定格罗夫山大地构造性质,并了解泛非与格林维尔两次构造热事件对格罗夫山地区的不同影响。对比其与拉斯曼丘陵和查尔斯王子山的关系,为深入研究格罗夫山大地构造性质及其与普里兹构造带的关系打下坚实的基础,进而可深入探讨10亿年来全球尺度的大地构造演化模型。

2.        古气候环境变化

    中国格罗夫山首次考察队在格罗夫山区发现了冰原岛峰冰蚀地貌与风蚀地貌界线,蓝冰碎石带,古溶冰水潭和古土壤,古冰川堆积垅堤等一系列重要的自然现象,在南极冰盖历史研究领域实现科学突破提供了难得的机会。16次队在古气候环境变化领域又有更多更广的发现,如:1)在西堤和阵风悬崖发现并收集了大量沉积岩转石,为研究这些转石形成时的沉积环境、提取其中的孢粉组合,从而为探讨东南极冰盖形成以后是否发生过大规模垮塌事件,冰盖退缩的规模等重大科学主题提供了丰富科学资源。2)发现并确认了 6条悬浮终磧堤,一些悬浮侧磧堤〈剪切堤〉和其他古冰川沉积建造,如金字塔状砾石堆,冰川巨砾漠等,而且这些古冰川沉积建造的基底高度都比现今蓝冰表面高2040米。结合当地山脉地形分析,它们明显地共同指示了末次冰期极盛期以来的一次典型冷事件过程,并为该地区蓝冰的风蚀速率提供了直接证据。3)广泛调查并确证了分布在各岛峰山体上冰川漂砾的最大海拔高度和典型风蚀地貌的最低位置,找到风蚀地貌与冰蚀地貌的区域性界线,反映地球气候最寒冷时格罗夫山地区冰盖的厚度下限。4)发现了系列古土壤。据了解,这在东南极冰盖纵深腹地尚属首次。

3.        雪冰考察研究

南极冰盖气-雪-冰界面是两个重要的物理界面,冰盖现代正在进行的各种物理化学过程、物质交换等都是在这两个界面和通过这两个界面实现的,通过持续的野外剖面观测和取样,能够获得有关冰盖物质平衡变化,物质沉降年际变化和冰盖运动等研究冰盖现代过程及其变化的重要资料,从而更精细地确知南极冰盖正在发生的变化及这些变化与气候变化的相互关系。第二次格罗夫山考察队具体完成的工作如下:

1)        复测俄罗斯机场一DT85点一格罗夫山区MG-9营地物质平衡标杆,新设ZG078 —ZG206

(MG-65)营地标杆,复测该区段布设的DT08,DT063两个6*6物质平衡测量网阵,对标号脱落或被掩埋的标杆进行补充。取得1999一2000中山站一DT1085—MG一9营地的物质平衡资料。

2)        沿考察断面每10千米采集表面雪样54组216份,同时测15厘米深表面积雪密度和15厘米深表面雪温度、雪表面温度。

3)        复测11(872点至171085点间前3次内陆考察设立的各GPS精确定位点,由武汉测绘科技大学支持完成。

4)        在考察断面上选6个点利用野外派克钻钻取了 25米浅雪芯11支,在格罗夫山区钻取了 2米雪芯1支,1米、2米冰芯各1支。在格罗夫山MG-8营地对2米雪坑进行综合调查。

5)        在蓝冰区系统钻设定位标杆27根,进行了GPS较高精度观测。由于该区地形起伏很大,

主体冰盖被迫分解为不同的冰流,各冰流速度变化剧烈,初步观察最快流速可能超过几十米每年。预计经过相对较短时间的观测,即可了解该区冰流运动学规律,绘制冰流图件,并进而与主路线标杆数据对比,获得对兰伯特裂谷东岸地带的冰盖物质平衡尤其是冰盖物质输出量更准确的认识。

6)        首次实施了冰裂隙内部直接观测并取样。进入深冰裂隙的更实际意义在于向世界显示中国南极考察野外操作能力的提高和发展。

7)        在冰盖上选5个宿营点,采集大气样品和雪中空气样品,共计5组10份;上海一中山站一上海航渡间隔采集大气样品60份。

8)        取得部分气象资料。


4.        陨石的收集

为确认格罗夫山陨石富集区的存在,并回收更大更多的陨石样品,考察队在更多地区继续开展陨石搜索回收工作。本次队在阵风悬崖两侧的预选区采用摩托游弋、步行拉网等方式,利用探雷仪等手段开展较详细的地面搜索,回收了 28块陨石,全部为石质陨石,其中几块属于稀有的角砾结构非球粒陨石。根据陨石的分布范围和密度,可以认为阵风悬崖一带是中国考察队新发现的又一个南极陨石富集区。

5.        核心区地形测绘

完成核心区测绘数据,设立大地测量基准点,确定格罗夫山主要岩性及大地构造性质,提出格罗夫山与普里兹带的构造关联。

此次作业仪器采用一台(Geotracer3220双频GPS接收机,一台Trimble-PROXR接收机,一台SET-38全站仪,另有一台T2经纬仪作后备手段。在整个作业期间,全部仪器设备工作良好。

此次主要作业方法为后处理差分GPS,共设立差分基准站两个,分别位于MG-8、MG-9营地。之所以采用后处理差分技术而不采用RTK(实时差分GPS技术),是因为考虑到测区地形较为复杂,不利于数据链〈即数据电台)的通讯。实际工作中证明考察队的选择是正确的。

外业数据采集过程中,平地及低丘地区主要是依靠雪地摩托车跑点,记录实时运动轨迹。设计采样率为15秒,根据摩托车车速,点间距约为100米,实际工作中点间距为100200米。山地主要依靠步行跑点,点间距1530米。人员不可到达地区如悬崖或陡峭山峰则采用全站仪交会定点。共计采集野外碎部点1. 4万余个,平均点间距约120米,均匀覆盖整个测区。

考虑到测区面积较大,工作时间紧,主要工作手段采用后处理差分GPS采集野外碎部点,并辅以全站仪交会部分散点(如人员不可到达山峰等)。共计完成点1. 4万余个,全站仪交会点200余个,经外业数据检核,质量全部合格。

外业过程中,将位于萨哈罗夫岭北峰及哈丁山南岭两处的永久性大地水准标标心换为铜制预制标心。标心上刻有国名及点号。顺利完成测绘地形图的野外数据采集,可不久将获得格罗夫山核心区110平方千米范围内的世界第一张1:2.5万地形图(图幅尺度为40 X44厘米)。

6.        其他收获

除上述科研成果外,本次考察期间的新闻报道任务完成出色。在野外考察的短暂时间内共制作25条新闻节目,其中11条在新闻联播中播出,其余也都在中央电视台的现在播报、晚间新闻、焦点时刻、午间新闻等重要栏目中播出。其宣传强度和规格在我国极地考察历史上是少有的。文字报道和广播报道的工作也进行得较好。

本次考察结束时,在核心区主峰大本营树立了半永久性纪念标。纪念标由9个空油桶捆绑焊接组成,上挂木牌分3行刻写大字: CHINARE15-16,中国,1998 – 2000”,以标志我国在该地区的实际工作。







考察队员

考察队员 单位 工作地点 考察类型 角色
王新民 国家海洋局极地考察办公室 格罗夫山 雪地车驾驶与维修,供电 队员
郑鸣 哈尔滨电视台 格罗夫山 实时新闻报道 队员
丁士俊 武汉大学 格罗夫山 核心区地图测绘 队员
谭德军 中国极地研究中心 格罗夫山 冰盖运动冰川化学考察 队员
李金雁 中国科学院地质与地球物理研究所 格罗夫山 雪地车驾驶与维修,供电 队员
刘小汉 中国科学院地质研究所 格罗夫山 地质考察,冰盖进退地貌地质调查 队长
琚宜太 中国冶金地质总局 格罗夫山 构造地质考察与陨石回收 队员