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南极格罗夫山综合考察内容


http://www.sina.com.cn 2005年09月02日 18:11 国家海洋局极地考察办公室

  根据总体安排,今年格罗夫山综合考察计划安排陨石回收与研究、冰盖进退及古气候研究(冰川地貌、宇宙成因核素与古生物)、地质考察(南极普里兹带1:50万地质图编制)、内陆冰盖测绘研究、星地遥感同步观测、安装自动气象观测系统等项任务。

  1.陨石回收与研究

  陨石和宇宙尘是来自地球之外的各种天然样品,保存了从太阳星云起源,到包括地球在内各种行星形成和早期演化的信息,一些最原始的球粒陨石中还含有来自超新星、红巨星等太阳系以外的其他恒星物质。陨石和宇宙尘的研究,对于我国深空探测的工程实施和科学目标实现具有重要的意义,特别是月球陨石的发现和研究将是我国正在开展的月球探测工程的重要补充。在国家海洋局极地考察办公室领导的精心组织下,我国在东南极格罗夫山共回收到南极陨石4480块,其中包括非常特殊和珍贵的火星陨石。短短三次考察就使我国拥有的南极陨石总数跃入世界前三位,成为继日本、美国之后,拥有南极陨石最多的国家,并远远多于位居第四的欧盟各国总合。如此巨大数量的南极陨石,为我国天体化学与比较行星学的发展、月球及其他深空探测计划的顺利实施等提供了坚实的物质基础。南极陨石的发现和研究,已成为我国在极地科学领域的一个亮点。

  2.冰盖进退及古气候研究(冰川地貌、宇宙成因核素与古生物)

  南极冰盖的消融退缩与增长扩张不仅直接反映着全球气候的变化,并且它还通过对全球海平面升降的影响控制着人类赖以生存的地球环境的变化。因此,通过对南极冰盖进退历史的研究揭示今后地球环境和气候的总体演变趋势一直是全球所关心的热门课题。但由于南极严酷自然地理条件的限制,长期以来人们对这一课题的研究主要局限于冰芯及海洋沉积物记录,而缺少相应的陆上(特别是南极内陆腹地)与之有关的沉积物证据。因此,至今对南极冰川演化过程中的一些主要地质事件、甚至包括一些最基本的认识仍然存在很多争议。格罗夫山是东南极内陆腹地为数不多的基岩出露区之一,地处东南极最大的基岩出露区查尔斯王子山和普里兹湾海岸带拉斯曼丘陵地以及西福尔丘陵之间,位于南极大陆流域面积最大的兰伯特冰川的核心部位。这一独特的地理位置决定了该地区是研究南极冰川进退和气候演化的理想场所─格罗夫山的冰川演化记录不仅可以将查尔斯王子山和普里兹湾海岸地带这两个基岩出露区所发现的同类冰川记录有机地联系起来,而且也为在普里兹湾开展的新生代地层断面研究计划提供大洋钻探所无法获得的有关东南极内陆冰川演化方面的信息,从而很好地补充和完善这一地区冰川和气候演化研究方面的不足。

  当前,我国科学家除了陨石回收以外,还在格罗夫山首次发现了内陆极寒冷荒漠土壤、大量不同类型的新生代沉积岩漂砾及保存其中的微体古生物化石组合以及众多的冰碛堤、冰蚀线等重要的冰川地质界线,这些材料的发现无疑为重建该地区的冰川演化历史提供了重要依据。其中,发现于格罗夫山地区蓝冰表面碎石带中的新生代沉积岩漂砾本身包含了更多有关东南极内陆地区冰川和气候在上新世期间演化的信息,对解决上述稳定派和动态派的争议尤其重要。

  演化研究,组织并主持相关的IPY大型国际计划,具有重要的意义,并可望获得突破性的成果。由于多方面的限制,我国南极考察队前期(15,16和19次队)在格罗夫山开展的野外考察主要偏重于陨石的搜集及一些基础地质方面的调查,并取得了十分突出的成绩,而对该地区冰盖和古气候演化方面证据的考察和搜集尚无暇兼顾,仍缺乏深入系统的专题调研。特别是对上述沉积岩漂砾尚未展开系统的搜集,对其野外的分布特征、产状、岩性分类及可能的原始露头区追溯等基本工作均未开展,这不仅严重制约了我们对其所蕴含的科学价值的深入探索,而且也无法通过将其与南极其他地区(特别是McMurdo Sound地区)发现的类似沉积岩漂砾的研究成果进行对比而拓展其研究内容;另外,基岩的宇宙成因核素暴露年龄对冰盖进退的反映,极需要冰川漂砾暴露年龄的配合,但目前还没有开展格罗夫山地区冰川漂砾的暴露年龄的研究工作。这些研究深度和广度的不足对我们发表高水平的研究论文构成了严重影响。

  基于上述理由,拟于2005-06年组织格罗夫山内陆考察队,对该地区冰川和古气候演化记录进行较为全面的考察,系统回收沉积岩漂砾,补充其野外分布和产状方面的基础资料,从而深化我们已有的研究成果、使这批宝贵的材料在反映南极冰川和气候演化方面发挥更大的作用,确保我国在该地区该领域研究的领先地位。

  3.地质考察(南极普里兹带1:50万地质图编制)

  南极大陆内部构造性质和构造格局的认识直接影响对南极大陆形成和演化以及矿产资源潜力的认识和评价。至今对南极大陆的地质认识主要是基于陆地周边数量极有限的露岩区获得的。目前,一些国际前沿地质学研究大都认为东南极是一个前寒武纪的克拉通,其形成时代是寒武纪(泛非期), 但是也有地质学家认为其形成于10亿年前的格林威尔期。

  格罗夫山的地质调查确定了普里兹湾泛非期构造带向南延伸的基础。然而,尽管两个地区高级变质事件的发生时代一致,但物质组成和年代学结构却有很大的差异。格罗夫山的高级变质杂岩以正片麻岩为主,很难找到副片麻岩,并发育独特的泛非期紫苏花岗岩。截止目前所获得的资料,格罗夫山原岩的形成时代小于9200Ma,没有发现在普里兹湾普遍存在的10亿年格林威尔事件。这表明,格罗夫山和普里兹湾可能处于同一泛非造山带的不同构造部位。所以,对格罗夫山的研究将深化泛非期普里兹带造山过程和冈瓦纳古陆最终拼合的认识。另一方面,由于格罗夫山北部尚有大面积未考察区域,其地质状况是未知的,因此不排除有进一步新的发现。

  为了查明从罗迪尼亚超大陆裂解、离散再到冈瓦纳超大陆形成过程中普里兹带的行为及其所起的作用,我们正在编制普里兹带1:50万地质图。该项目由中国地质调查局资助,将于2006年6月结题。在中国第21次南极考察中,我们已对埃默里冰架东缘和普里兹湾地区进行了详细的地质调查。格罗夫山地区的全面调查,特别是北部未考察区域的调查是非常紧迫的任务,必须在22次南极考察时完成,否则本项目将无法按期结题。普里兹带1:50万地质图的编制和出版将加强我国在国际南极事务上的政治地位、外交地位和科学地位。

  4.内陆冰盖测绘研究

  测绘工作是一项服务于各学科的基础工作, 我国已经利用GPS差分技术,实地测绘了第一幅格罗夫山核心区、覆盖面积110平方公里1:25000的地形图,在格罗夫山布设了7个GPS大地测量点,并在从中山站到格罗夫山布设了监视冰盖运动的GPS控制点,本次考察通过对控制点的复测研究冰雪运动和冰川动力学特征研究提供基础,同时通过角反射器及航空测量进行冰盖运动遥感监测的等探索性研究。

  5.星地遥感同步观测研究

  通过在格罗夫山地区地面不同介质面永久性角反射器安装,完成极地星载遥感综合实验。为和欧空局合作开展监测冰盖的长期运动研究打下基础。获取格罗夫山地区冰流数据为陨石富集机制和冰盖进退及古气候研究提供科学依据。

  6.安装自动气象观测系统

  南极是全球气象资料最贫乏的地区,气象台站的密度远小于人类居住的其它地区,在卫星遥感技术飞速发展的现代,为了对卫星遥感资料提供地面验证,以及由冰雪代用资料建立南极地区长期气候序列,南极地区的地面现场气象观测仍是不可取代的。目前在南极地区已有20个国家建立的52个有人气象站和64个自动气象站,列入了全球天气监视网(WWW)或全球自动观测中继系统(ARGOS),其中也包括我国的

长城站和中山站和中澳合作LGB-69自动气象站。中澳合作LGB-69自动气象站是中国第18南极考察队于2002年在离中山站150 km的南极冰盖上安装的,其实时资料已进入全球自动观测中继系统(ARGOS)和世界天气通信网(GTS)。在北京也可通过国际互联网调用该站资料。

  格罗夫山地区平均海拔高度在2000m以上,离我国南极中山站约400km,是中山站通向南极内陆的必经之路。该地区有一大群散布的山峰和冰原岛峰,最高峰达2792m,是南极研究的空白区。我国进行了3次综合考察对该地区的天气特征也进行了初步研究。与其它国家相比,我国在格罗夫山地区的考察和研究处于国际领先的地位。

  格罗夫山地区气象资料贫乏,除1998/1999年时获得少量考察资料外,基本上是空白;该地是下降风多发地区,在强度上明显大于中山站、在时间上早于中山站。在格罗夫山地区设置自动气象站,对积累和提供南极冰盖空白区的气象资料,认识该地的天气、气候特征和研究陨石风成富集分布特征等有重要意义,对制作中山站区的

天气预报也会有所帮助。

  7.航空中继站(格罗夫山避难所)(备案)

  从内陆考察战略规划和权益的长远角度考虑,为保证Dome-A计划的顺利实施和队员安全救援,在格罗夫山裸岩区建立度夏临时避难所是势在必行的措施。避难所不仅可以作为Dome-A航空支援(救援)的中继

加油站或者中转基地,也是格罗夫山将来经常性夏季考察的野外基地。更重要的是,格罗夫山度夏基地的存在本身就具备极其有力的国家权益优先性标志意义。在格罗夫山建立避难所具有投资小,无风险,效益高等几个特点。避难所只需要1个住宿仓(含几套卧具),1微型发电机,及适量的燃油和食品储备即可。将来的常规考察可用直升机运送队员和轻便的特殊装备和即用食品,节省了大量雪地车长途旅行的人力物力消耗。

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