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剑桥校刊报道:剑桥大学与我所油气室合作开展“苏拉威西海三维地震观测”项目的OBS投放航次
2020-03-16 | 作者:科技处-外事 | 【 】【打印】【关闭

     

  编者按:本文是吕川川和Nick Rawlinson发表在英国剑桥大学校刊GeoCam上的一篇报道,所介绍的是由英国剑桥大学地球科学系与我所油气资源研究重点实验室合作开展的“苏拉威西海三维地震观测”项目在2019年苏拉威西海的OBS投放航次。吕川川原为我所博士后,2019年12月出站,现为英国剑桥大学Research Fellow,也是本航次的首席科学家。参加该航次的有我国和英国、印尼的科研工作者。我所刘丽华博士后、何庆禹博士生参与了整个投放航次工作,胡耀星工程师、武雪山博士生和杜南樵硕士生完成了OBS的码头检测工作。以上两图为英国剑桥大学GeoCam本期的封面与目录。 

  翻译:杜南樵

 

野外工作的一天:北苏拉威西俯冲带的成像研究

  吕川川:剑桥大学Research Fellow
  Nick Rawlinson:剑桥大学地球科学系BP-MCKENZE讲席教授     

左:Tim Greenfield在投放OBS之前检查仪器情况。 右:部分科学人员与最后一台即将投放的OBS合影。

  俯冲是何时开始的?这是一个未解之谜。俯冲带的俯冲过程是全球板块构造的动力来源,它可以追溯到41亿年前,但是第一条俯冲带的初始俯冲机制仍不得而知。 

  一些研究人员认为,板块构造循环过程是像“踩油门”一般在被动大陆边缘处自发开始的。但是到目前为止这种现象并没有在现代板块运动环境中为直接的观测数据所证实。因此,我们目前对可能导致板块自发俯冲的机制仍然了解得很少。 

  世界上现在有几个地区可能可以提供俯冲带如何在被动大陆边缘形成的线索,东印度尼西亚的苏拉威西地区就是其中之一。这里的俯冲带并不是那种可以产生大型逆冲地震和具有一定规律性并极具破坏力海啸的长俯冲弧,相反,其俯冲过程却引发了一些罕见的地震类型。例如,20189月份在苏拉威西岛的Palu地区发生的一次7.5级地震,它是由于一条由北苏拉威西俯冲带控制的转换断层发生了位移引起的。该地震的罕见之处在于一个由水平位移引发的地震,却激起了6m高的海啸。 

  北苏拉威西俯冲带是包括东菲律宾和南班达弧在内的复杂变形系统的一部分:在4700万年前形成的苏拉威西海(也称Celebes 海,译者注)从大约5百万年前开始,逐渐俯冲到北苏拉威西岛下。有一条很长的左旋走滑断层(Palu-Koro 断层)起到了在东苏门答腊岛(在欧亚板块南部)、苏拉威西海、苏拉威西岛之间关键的调节作用。令人惊奇的是,作为俯冲的上覆板块,北苏拉威西地区没有任何火山活动,仅有很少的增生楔(在它的东部存在一条由Molucca海俯冲带西向俯冲导致的火山岛链)。这种独特的地质环境使该地区成为研究当今被动大陆边缘俯冲起始机制的理想场所。来自英国剑桥大学、中国和印尼的科学家计划在该地区进行一次大规模的地震海陆联测。这次联测工作包含了在北苏拉威西岛布设20台陆地地震仪,以及在南苏拉威西海和望加锡(Makassar)海峡布设了27台海底地震仪(OBS)。布设OBS的区域覆盖了Palu断裂在海区延伸的部分。 

组织一次海洋调查如同演奏一首交响曲

  由于海洋调查涉及到大量的科学仪器与人员,需要来自各个部门的工作人员通力合作。比如,科考船“海洋地质3号”来于印尼海洋局,OBS来自中国科学院地质与地球物理研究所,获取海洋调查许可得到了印尼Bandung理工学院的大力支持。所有的工作都需要认真地协调,以保证科考船在20198月中旬能从井里汶(雅加达东部)启航。 

  出海工作采用轮班制。在航行期间,来自英国剑桥大学的三位研究人员(吕川川, Simone 和 Tim)与来自其他科研团队的人员(中国、印尼,译者注)分作三组进行8小时轮班作业。根据工作时间,我们用在不同时间段内活跃的印尼小鸟的名字命名了三个作业组:第一组:Hingkik 22点工作到第二天早上6点;第二组:Mynah6点工作到14点,第三组Woodcock:从14点工作到22点。在工作期间,我们将OBS逐一投放入海, OBS会自动下沉到最深5km的海底深处,在随后的10个月内记录来自海底的地面运动信号。 

  投放OBS之前,首先需要完成组装。将OBS舱体与沉耦架连接,使其自动下沉并固定在海底。同时要完成OBS浮球与地震采集系统的连接。说起来容易,但在海洋严酷的环境下,这并不容易。头4天在爪哇海的航行中,由于晕船,几乎没人走得出船舱。幸运的是,在随后6天里,苏拉威西海平静的海面让我们度过了一段繁忙而又愉快的工作旅程。但是,组装和OBS设置工作压力很大,任何一个微小的错误都可能导致价值32000英镑的OBS永远消失在这片热带海洋中。经过十多天的航行,从816日到25日,我们在望加锡海峡和苏拉威西海之间完成了27OBS的投放。值得一提的是,Woodcock组比其他两个小组投放了更多的仪器。 

  利用地震波对地球内部成像是研究地球内部结构的一种最有效的方法之一。利用在北苏拉威西俯冲带区布设的OBS记录的地震信号,科学家们希望能得到这条非常年轻的俯冲带的三维结构,以此来获取更多的有关自发俯冲机制的认识。 

 
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