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第5次格罗夫山考察

队次名称: 第5次格罗夫山考察
起止时间: 2009-12-18 ~ 2010-02-10
目录

考察概述

本次格罗夫山内陆考察于2009年12月18日由中山站出发,2010年2月10日返回中山站共计55天,其中往、返路途各11天、9天,格罗夫山区内考察时间35天。考察使用了两辆PB300雪地车,两辆雪地摩托,配备了2个乘员舱、1个发电舱、1个生活舱,另外还携带了3雪橇的航煤、汽油及生活物资等。在出发基地,格罗夫山队员除完成出发的物资准备外,还协助昆仑站队完成其出发物资准备工作。


本次格罗夫山考察任务包括格罗夫山暴露年龄研究格罗夫山陨石收集东南极格罗夫山地区新生代沉积岩及其孢粉研究Grove山核心地区测绘、格罗夫山构造地质考察现代冰雪界面环境化学与生态地质学研究冰下古沉积盆地地球物理勘探南极格罗夫山环境现状分析与评价共8个考察项目。考察期间,全面开展了陨石回收、地质调查、测绘、暴露年龄、沉积岩和孢粉、冰下地形探测、冰雪生态环境、土壤等各项科研考察活动,取得了大量宝贵的第一手资料,共采集岩石、土壤、冰雪、空气样品上千个,采集各类数据上万个。在陨石回收和冰下地形探测方面取得重大突破,回收陨石1618块,重量约17kg,使我国拥有的南极陨石累计数量突破1万块大关;新发现梅森峰碎石带陨石分布区和哈丁山天问碎石带陨石富集区。冰下地形探测成功测出格罗夫山地区冰盖厚度一般在几百到上千米,最大冰厚超过1200米。监测和采集中山站-格罗夫山断面沿途的大气化学物质、气溶胶、雪冰和微生物。随队新华社记者通过文字、图片、视频、网络等多种形式,全方位报道了格罗夫山考察情况,其中《中国南极陨石拥有量突破1万块》等稿件被国内外上百家媒体采用,引起了广泛的社会反响。


现场实施情况

1. 格罗夫山暴露年龄研究

1.1梅森峰基岩暴露年龄剖面样品采集最佳路线考察

在进入格罗夫山扎营在梅森峰附件的头两天进行了地形考察,确定梅森峰四周都是陡壁,在目前技术和保障条件下无法进行攀登。从安全角度出发,取消了梅森峰暴露年龄样品的采集计划。

1.2哈丁山、萨哈罗夫岭等地区漂砾样品采集

在第二营地即萨哈罗夫岭营地时,采集了哈丁山天问碎石带漂砾暴露年龄样品约70块,在阵风悬崖北段四号碎石带陨石富集区采集了漂砾暴露年龄样品约20块,在阵风悬崖中段2号碎石带采集漂砾暴露年龄样品约10块,在阵风悬崖中段1号碎石带采集漂砾暴露年龄样品约5块,同时记录采样位置、样品外貌和周围环境情况。


2. 格罗夫山陨石回收

此次陨石搜集分别在梅森峰、萨哈洛夫岭、哈丁山天问碎石带、威尔逊岭碎石带、阵风悬崖1-4号碎石带中进行。工作过程如下:

²  2009.12.29-31梅森峰搜集陨石,在梅森峰南侧碎石带回收到1块普通球粒陨石样品。

²  2010.1.4萨哈洛夫岭与哈丁山之间的碎石带搜集陨石,收集到4块陨石。

²  2010.1.8阵风悬崖北段4号碎石带搜集陨石,回收到292块陨石。

²  2010.1.10哈丁山南岭,采集土壤。

²  2010.1.14阵风悬崖中段2号碎石带搜集陨石,回收到24块陨石,采集3块蓝冰。

²  2010.1.15阵风悬崖北段3号碎石带搜集陨石,回收到12块陨石,采集3块蓝冰。

²  2010.1.23阵风悬崖北段4号碎石带搜集陨石,回收到369块陨石,采集4块蓝冰。

²  2010.1.24哈丁山天问碎石带搜集陨石,回收到15块陨石。

²  2010.1.27-28哈丁山天问碎石带搜集陨石,回收到39块陨石,采集蓝冰3块。

²  2010.1.29阵风悬崖北段4号碎石带搜集陨石,回收到陨石229块。

²  2010.1.31-2.1阵风悬崖中段1号碎石带搜集陨石,回收到陨石633块,采集蓝冰2块。

1)陨石收集

此次格罗夫山陨石回收集中进行了8天,共收集到1618块陨石。与上次队相似,大部分陨石来自阵风悬崖中段和北段的碎石带,回收了1559块陨石,其他区域共计只有59块陨石,累计陨石总重17234 g,平均重量10.7 g

2)宇宙尘收集

整个野外考察期间,利用融雪取水(水用于日常生活),利用大部分宇宙尘具有磁性的特性,采用磁装置,获取其中新降落的宇宙尘样品。

3)蓝冰样品采集(陨石富集区、不同冰流区)

在阵风悬崖1号、2号、3号、4号碎石带和天问碎石带采集了蓝冰样品。每个区域各采集了3块蓝冰,从碎石带的核部到边部均匀分布。

4)标杆的设立和GPS测量

201021号在1号碎石带完成了设立了7根标杆,沿1号碎石带分布。

5)极端条件下的生命

2010110号在哈丁山南岭的沟谷中采集了2个点的土壤样品,共10份,采集过程戴手套和口罩,工具用酒精消毒。

3. 东南极格罗夫山地区新生代沉积岩及其孢粉研究

20091229日在梅森峰北坡碎石带进行沉积岩漂砾搜索。20091230在梅森峰南坡碎石带进行沉积岩漂砾搜索,采集样品2件。20091231在梅森峰南坡碎石带进行沉积岩漂砾搜索,采集样品2件。梅森峰沉积岩漂砾为小颗粒的含砾泥岩。20100104在哈丁山和萨哈罗夫岭之间的碎石带搜寻沉积岩漂砾。20100106在所有队员的帮助下,在哈丁山西堤碎石带采集样品99件。20100108在阵风悬崖北段四号碎石带搜寻沉积岩漂砾,采集样品2件。20100111考察哈丁山西堤碎石带沉积岩漂砾的分布、固结程度、砾石岩性及结构等特征。20100114在阵风悬崖北段二号碎石带搜寻沉积岩漂砾。20100115在阵风悬崖北段三号碎石带搜寻沉积岩漂砾。20100123在阵风悬崖北段四号碎石带搜寻沉积岩漂砾,采集样品2件。20100124在哈丁山西堤碎石带采集松散沉积物样品5件。20100129在阵风悬崖北段四号碎石带搜寻沉积岩漂砾,采集样品2件。20100131在阵风悬崖中段一号碎石带搜寻沉积岩漂砾,采集样品2件。阵风悬崖样品大都为半固结的含砾砂岩。图1为格罗夫山地区沉积岩漂砾样品采集地点。表1为每个采样点采集的样品号、件数、经纬度及海拔等信息。

完成了沉积岩漂砾野外产状和分布特征的详细考察及不同类型沉积岩漂砾标本的系统采集。哈丁山西堤碎石带上采集的沉积岩漂砾样品根据固结程度分为固结-半固结沉积岩、弱固结沉积物及松散沉积物。漂砾岩性主要有花岗片麻岩、麻粒岩、角闪片麻岩等片麻岩,花岗岩、钾长岩及石英岩等火山岩。根据结构特征可分为混杂堆积砾岩、含砾砂岩、具层理砂岩及含砾泥岩等。哈丁山西堤碎石带北段没有沉积岩漂砾,中段主要是岩性较粗、固结程度相对较好的沉积岩漂砾,南段的沉积岩漂砾在类型上及数量上都是最丰富的。在梅森峰采集样品4,哈丁山西堤碎石带采集104件样品,阵风悬崖采集8件样品,共采集样品116件。采集的样品需要运回国内实验室,一部分进行孢粉分析,另一部分样品进行成份、粒度及地球化学等方面的分析。

4. GROVE山核心地区测绘

1)冰盖行进导航

本次内陆考察队进入格罗夫山行程11日,返回中山站行程9日,共计行程1300余公里。作为测绘队员负责了行进导航工作,特别是从DT085分叉进入GROVE山路段,冰裂隙较多,很多路标已不可见,需要仔细导航、认真辨认。在路途中对部分路标进行了更新补充,对明显的冰裂隙进行了仔细定位和竹竿标记。

2GROVE山区的山峰高程测定

首先采用高精度GPS技术在梅森峰脚下适当位置建立了一个高精度坐标基准点,然后用GPS RTK技术又建立了2 GPS控制点,再用经纬仪前方交会定位技术和三角高程测量方法,精确测定了GROVE山区梅森峰、威尔逊岭的山峰高程,并对可看到的范围内其他山峰进行了高度角测量。首次精确测定了梅森峰的大地高程,初步获得梅森峰高程结果为2365;这是目前新测定的格罗夫山地区的最高峰,初步获得威尔逊岭的高程为2330

3)冰流速测定

采用高精度GPS 定位技术对GROVE山核心区的冰流速监测点进行了复测,从而获得该区的冰面运动定量信息。22次南极考察队GROVE山考察期间,在格罗夫山核心区以北选择了一条主冰流,布设了花杆7个,用于监测冰流运动的速度及方向,并进行了GPS观测,得到了初步成果。本次考察期间对核心区的5个冰流速监测点进行复测(因为冰雪消融,其中2号、7号两个花杆已不存在)。


4GROVE山冰裂缝发育调查

在本次考察期间,对该区域的冰裂隙的分布、大小、走向、危险度进行实地勘察。由于2008年南极降雪量很大,GROVE山区积雪很厚,蓝冰区域大幅缩小,以前可见的冰裂隙大都不可见了,这些都给冰裂缝发育调查带来困难,这次调查的重点区域是遥感影像中疑似冰裂隙的地方,基本认识如下:

l  冰裂缝发育与冰下地形密切相关,反映在冰面上就是冰面起伏较大、冰流下坡区域广泛发育大的冰裂隙;

l  冰裂缝发育走向与冰流主方向成正交,即拉张力是冰裂缝形成的主因;但在表现上很多常年存在的冰裂缝会随冰流不断转向,有的已与冰流主方向近似平行。

完成情况:

1)     精确测定了梅森峰的大地高程,初步获得梅森峰高程结果为2365;这是目前新测定的格罗夫山地区的最高峰;初步获得威尔逊岭的高程为2330

2)     采用高精度GPS 定位技术对GROVE山核心区的5个冰流速监测点进行复测,数据量5M左右。

5. 格罗夫山构造地质考察

     本次考察对格罗夫山地区的空白区和碎石带进行了详细的研究。其中对梅森峰进行了2天研究,威尔逊岭和鲸鱼峰各进行了1天考察,哈丁山和萨哈洛夫岭裂变径迹采样各1天,对哈丁山西侧碎石带进行了3天采样,对阵风悬崖进行了4天采样。

1)格罗夫山空白区地质考察

受冰裂缝分布及天气影响,本次考察没有直升机进入,所以本次考察重点对位于格罗夫山核心区的梅森峰、威尔逊岭和鲸鱼峰进行了详细的野外构造地质调查。

对梅森峰南坡和北坡的研究发现,梅森峰主体以片麻状紫苏花岗岩为主,其片麻理整体产状为南南西倾向,倾角为30-60不等。该区普遍发育与片麻理平行的钾长花岗斑岩和花岗岩脉,脉体一般宽约3-10cm。另外,在梅森峰南坡MSC03点见钾长花岗岩脉与早期片麻理有小角度斜交,而且存在与片麻理平行的钾长花岗岩脉,整体形成了C-C'组构特点,显示了由北往南运动的特征。该期花岗岩脉应代表了格罗夫山地区第二期的剪切变形构造。另外,在梅森峰南、北坡均可见垂直片麻理侵位的钾长花岗岩和闪长岩脉,而且在北坡见晚期脉体明显褶皱,而顺片麻理侵位的花岗岩脉则呈团块状,显示该地区晚期经历了强烈的近南北向挤压变形。

在威尔逊岭主峰构造地质调查研究发现,该区主体为片麻状花岗岩,岩石片麻理产状为130∠20,而且顺片麻理有粗粒钾长花岗岩细脉侵入。与片麻理垂直有长英质脉体侵入,宽度5cm-1m不等,显示第二期剪切变形之后还存在广泛的中酸性岩浆活动。另外可见片麻理形成的不对称褶皱,轴面产状为167∠73,也显示威尔逊岭地区经历了晚期近南北向挤压变形。

在哈丁山西侧鲸鱼峰以南的露头上见明显的两期片麻理构造。早期片麻理为片麻岩,其产为215∠45,顺片麻理有钾长花岗岩侵入。晚期片麻理为片麻状花岗岩,岩石明显具有同构造侵位特征,该期面理产状为259∠35,而且存在与该期片麻理平行侵位的花岗岩。而且鲸鱼峰西侧剖面的多期构造岩浆活动也很明显,但并没有进行露头考察,有待今后进一步工作。另外在萨哈洛夫岭附近也可见顺片麻理侵位的钾长花岗岩和后期侵入的闪长岩脉。

还对格罗夫山地区较高的岛峰进行系统的裂变径迹采样,希望通过该方法获得格罗夫山地区山脉的隆升历史。原计划在梅森峰、威尔逊岭和哈丁山进行裂变径迹采样,但是由于地形原因,只采集了哈丁山的样品7件,样品高差为250米,另外在萨哈洛夫岭补充了4件裂变径迹样品。

2)冰下地质调查

本次考察对各碎石带进行了详细调查,搜集了大量的岩石样品。在梅森峰山脚碎石带中共搜集样品15件,主要岩性为含石榴石片麻岩、玄武岩、辉绿岩、辉石岩、麻粒岩等。在哈丁山及两侧碎石带中采集样品26件,其中主要为固结-半固结沉积岩漂砾、橄榄岩、土壤、含石榴石片麻岩、高压麻粒岩、闪长岩、花岗闪长岩、钾长花岗岩以及各种不同粒度的沙砾样品。在阵风悬崖北段和中段碎石带中共采集样品52件,其中主要为高压麻粒岩、橄榄岩、辉石橄榄岩、含石榴石片麻岩及各种花岗岩样品。

3)微地震台站转移

本次考察顺利完成了地震台站的转移工作。在队友的协助下将距中山站约300公里处的微地震台站(LT892)转移到格罗夫山萨哈洛夫岭东侧。现今位置为S7254.029 E7511.909

6. 现代冰雪界面环境化学与生态地质学研究

本次考察将重点监测和采集中山站-格罗夫山断面沿途的大气化学物质、气溶胶、雪冰和微生物。主要内容包括:

Ø Hg的在线监测

Ø 雪冰样品采集

Ø 气溶胶的采集

Ø 微生物的采集

7. 冰下古沉积盆地地球物理勘探

在考察队抵达格罗夫山梅森峰后,立即开展了地面系统的安装调试工作,一天后调试完毕,次日即开始进行冰盖测量。考察队转移到萨哈洛夫岭营地后,又对哈丁山和萨哈洛夫岭的主要区域进行了地球物理勘探。在实施过程的前一阶段,测量时还需要一名队友协助完成,后来对系统的安装方法进行了调整改进,一人就能完成测量操作。在整个测量过程中,仪器运转稳定正常,获得了一批宝贵数据。

由于车载系统中的逆变电源出现故障,在接入雪地车直流电后无法正常输出220V交流电,导致该系统没能按计划进行测量。

本项目考察使用电子所自主研制的冰雷达系统对梅森峰、萨哈洛夫岭和哈丁山的主要区域进行了探测,获得了一批高质量的测量数据,成像后冰盖内部分层一目了然,冰岩界面清晰可见,从而为冰川厚度、沉积层和冰下地形研究提供了可靠依据和数据支持。


8. 南极格罗夫山环境现状分析与评价

    2010110,晴,风速4级,适宜爬山作业天气,驾驶PB300雪地车驶至哈丁山南岭雪面堆积侧,以减少  攀爬高度,经过30分钟徒步攀爬,至哈丁山南岭顶侧,按照考察实施计划要求,根据现场环境选择如下地点采样:

地点1  土壤呈小块梯田状散布在低洼的坡面上,坐标S72°53′42.8″E75°01′58.1″,高程,2094.9

地点2  土壤发育在簸箕状冲沟地形内, 坐标S72°53′45.2″E75°01′59.4″,高程2156.2

地点3  位于簸箕状冲沟西端弧形坡地上,坐标S72°53′37.9″E75°01′25.6″,高程2187.00

    三个采样点共采集样品约1200,装在12个样品瓶和12 个样品袋内,每个样品瓶和样品袋上编有编号和坐标,存放于保温箱内。



考察队员

考察队员 单位 工作地点 考察类型 角色
王泽民 武汉大学中国南极测绘研究中心 格罗夫山地区 测绘 队员
陈虹 中国地质科学院地质力学研究所 格罗夫山地区 地质考察 队员
魏福海 中国极地研究中心 格罗夫山地区 机械师 副队长
李明 中国科学技术大学 格罗夫山地区 环境化学与生态地质学研究 队员
赵博 中国科学院电子学研究所 格罗夫山地区 地球物理勘探 队员
胡森 中国科学院地质与地球物理研究所 格罗夫山地区 陨石回收 队员
韦利杰 中国科学院青藏高原研究所 格罗夫山地区 地质考察 队员
黄费新 中国冶金地质总局 格罗夫山地区 地质考察 队长

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更新时间:2015-11-12 22:02

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