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第4次格罗夫山考察

队次名称: 第4次格罗夫山考察
起止时间: 2005-12-23 ~ 2006-02-18
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考察概述

   2005—2006年,国家海洋局极地考察办公室组织第22次南极考察队对格罗夫山开展了第四次科鉴于第三次格罗夫山考察在陨石回收方面取得的重要成果,这次考察的主要任务是力求在陨石回收方面取得更大的突破,以进一步扩大我国在南极格罗夫山地区的科学考察优势。

现场实施情况

   中国第四次格罗夫山综合考察队于2005年12月23日从中山站出发,2006年2月18日安全返回,历时58天,行程1300多千米,克服种种困难,圆满完成了第四次格罗夫考察的各项科考任务。

   1.科考实施情况

按照第22次队科学考察现场实施计划的要求,本次考察基本完成既定目标,具体如下:

(1)共搜集陨石5354块,总重量达62千克,数量和重量均超过前3次考察收集陨石的总和,并发现一些稀有珍贵陨石种类。

(2)开展测绘工作,获得了丰富、准确的地形数据。

(3)完成1∶50万格罗夫山地区地质填图的野外工作,这将是该区的第一张地质图。

(4)采集了大量沉积岩转石和宇宙成因核素的样品,获取了反映该地区古环境、古气候变化及冰盖进退的大量第一手资料,为后续室内综合性冰盖进退演化历史研究打下了坚实的基础,并在冰川擦痕的观测方面取得了额外的成果。

(5)安装了11个永久性雷达角反射器,尝试开展遥感工作,并取得初步成果。

(6)采用三路和四路差分INSAR方法,提取了格罗夫山及其东部地区的冰流速场,并利用该地区的相关资料进行了对比验证。

2.车辆设备仪器情况

(1)考察过程中,先后有三部雪橇的转向牵引架断裂,一部雪橇的后轴承断裂,一辆雪地车的驱动轮损坏,一辆雪地摩托车性能不稳定,增加了很多的调试维修工作量。

(2)雪地摩托,通讯设备,发电设备及其他科考仪器工作正常。

野外科考实施情况与成果

1. 陨石搜集与回收

根据本次格罗夫山综合考察总体工作安排,陨石搜集工作划分为两个阶段,其中重点放在第一阶段。

第一阶段从2005年12月31日至2006年1年23日,实际开展陨石搜集19天,其余4天分别用于转移宿营地、收集宇宙尘实验等。该阶段的工作区域为第十九次队发现的陨石富集区,即阵风悬崖南段、中段和北段,工作路线由南向北渐次展开。格罗夫山综合考察其他项目的现场实施队员,在完成阵风悬崖一带的相关工作内容之后,全部参与了陨石的搜集工作。这一阶段发现并收集了绝大部分陨石样品,并借助直升机对阵风悬崖顶部进行了侦察。

第二阶段从2006年1月24日至2月9日。该阶段由于气候条件变坏,多风雪和白化天气,实际工作时间仅4天。同时,考察队在这一阶段的工作以地质、冰川进退、测绘、遥感等为主,不再组织其他考察项目队员搜集陨石。由于阵风悬崖地区主要由散布的各种岛峰组成,没有明显的有利于陨石富集的大面积蓝冰,陨石的搜集区域主要集中于几个岛峰周围的碎石带。第二阶段的工作,首次在位于哈丁山与萨哈罗夫岭之间的碎石带发现了45块陨石。此外,作为本次格罗夫综合考察的一个预案,南极蓝冰中宇宙尘的试验性收集工作安排在2006年1月22日进行,并获得预期的结果。

考察表明,该地区不断有新的陨石出露于蓝冰表面,因此应将陨石搜集工作列入我国南极科学考察的长期规划。此外,在本次格罗夫山考察中,还开展了蓝冰中宇宙尘的收集工作,为今后开展这一新领域的研究提供了重要的技术数据。

2.测绘工作

测绘是格罗夫山综合考察计划中的一项重要内容。本次考察完成的工作:从中山站———格罗夫山沿途冰盖运动监测点的复测任务,共计复测9个点,每点测量时间不少于2小时;在格罗夫山地区架设卫星角反射器11个,并精确测定其坐标;在中山站安装卫星角反射器1个,并精确测定其坐标;复测了19次队所布设的高精度GPS定位点;在核心区以北主冰流上布设了7个测杆,杆间距1~2千米,用于监测冰流运动,并进行了两期测量。测绘工作的开展,为格罗夫山地质考察提供了可靠而又准确的格罗夫山地形资料,对于研究格罗夫山地形变化、冰盖运动,具有特别重要的意义。

3.地质填图

顺利完成1∶50万格罗夫山地区地质填图的野外工作,这将是该区的第一张地质图。野外工作期间,定地质观察点116个,测量了大量的地质构造要素。共采集各类岩石样品近230块,其中相当一部分样品是按照岩石野外的空间方位定向采集的。结合以往的工作,已经覆盖了格罗夫山地区所有64个岛峰中的57个主要岛峰,工作精度完全达到1∶50万地质图的精度要求。

4.内陆冰盖进退历史研究:暴露年龄样品和沉积岩漂砾样品

考察队继续采集大量年轻沉积岩转石,通过对其形成时的沉积环境判读当时东南极冰盖的性质和规模。利用沉积岩转石中的孢粉组合判定沉积的地理气候环境类型,如是否属于上新世的年轻微古生物样品,是否属于冰盖大规模垮塌后的苔原-泰加林环境,抑或始终保持冷冰盖环境。考察队沿选定的连续剖面采集系列基岩表面样品,通过宇宙成因核素方法测定岩石的暴露年龄,获得格罗夫山地区不同地质历史时期的冰盖表面高度-冰盖厚度变化过程。同时在冰川擦痕的观测方面取得了额外的成果,为后续室内综合性冰盖进退演化历史研究打下了坚实的基础。

4.内陆冰盖进退历史研究:暴露年龄样品和沉积岩漂砾样品

冰盖进退研究专题,主要通过对格罗夫山地区冰盖厚度及冰川前缘位置的变化情况来研究内陆冰盖进退过程,前者主要依据不同海拔高度宇宙核素暴露年龄的研究揭示这一地区不同时期的冰盖高度,后者主要依据冰川地貌、沉积记录的研究揭示这一地区的冰川进退情况。本次考察采集了大量沉积岩转石和宇宙成因核素的样品,为后续室内综合性冰盖进退演化历史研究打下了坚实的基础。并在冰川擦痕的观测方面取得了额外的成果。

5.遥感:安装雷达角反射器

在中国第四次格罗夫山考察(2005/2006)中,遥感工作是本次考察一个新的尝试。一共安装了6个不锈钢雷达角反射器,5个铝雷达角反射器,其中3台安装在固定不动的基岩上,8台安装在流动的蓝冰上,且分布于几个主要冰流的上下游,按中心区和边缘不同分布,它们在较长一段时间内可作为ENVISAT雷达影像的稳定散射体。这些角反射器的架设目的在于为欧空局ENVISAT卫星雷达传感器及其他卫星雷达传感器提供地面位置和亮度定标,对格罗夫山地区的冰流现象进行长期的监测。首次利用GPS高精度地监测了4号营地附近主冰流的流速,冰流速约为1厘米/天,西北方向。为了长期连续监测格罗夫山地区的冰川运动,传统的星载雷达干涉测量随着冰盖运动和冰盖表面特征的变化而逐步丧失相干性。人工角反射器可以保持良好的雷达后向散射特征而被广泛应用于长时间跨度的雷达干涉技术中。

6.复杂冰流速测定

格罗夫山地区是东南极冰盖上重要的岩石露头区,其对流向兰伯特冰川的冰流起到了很强的阻挡作用。岛峰和冰下山脉的存在使得该地区的冰流十分复杂,利用常规地面观测手段无法全面了解该地区的冰川运动规律。本研究选取覆盖该地区的ERS-1/2SAR和JER-1雷达影像,分别采用三路和四路差分INSR方法,提取了格罗夫山及其东部地区的冰流速场,并利用该地区的相关资料进行

了对比验证。研究表明DINSR技术是精确测量南极内陆冰盖地区复杂冰流的有效手段,而L波段较C波段更适于该类地区复杂快变冰流的测量。


考察队员

考察队员 单位 工作地点 考察类型 角色
彭文钧 武汉大学 格罗夫山 基础测绘、导航 队员
胡健民 中国地质科学院地质力学研究所 格罗夫山 基础地质研究 队员
徐霞兴 中国极地研究中心 格罗夫山 雪地车驾驶、维修、后勤保障 队员
方爱民 中国科学院地质与地球物理研究所 格罗夫山 沉积作用、孢粉组合与古环境 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、维修、后勤保障 队员
林杨挺 中国科学院地质与地球物理研究所 格罗夫山 陨石回收与研究 队员
程晓 北京师范大学 格罗夫山 遥感、冰流速场测定 队员
黄费新 中国冶金地质总局 格罗夫山 宇宙核素暴露年代学—冰盖进退历史 队员
琚宜太 中国冶金地质总局 格罗夫山 构造地质考察,陨石回收 队长