南极冰下基岩热水驱动快速取心钻具研究

南极大陆冰下基岩岩心对研究南极大陆地质构造及成因具有重要意义,目前尚没有任何一个国家在南极内陆成功钻取冰下基岩样品,研制可快速钻至冰岩界面并完成基岩采样的钻进设备迫在眉睫。针对极地冰下基岩取样技术难题,提出了一种可结合热水钻系统使用的采用热水驱动的冰下基岩取心钻具概念设计。该钻具系统采用常规热水钻完成南极大陆上覆冰层钻进,然后更换热水取心钻具穿过已有钻孔快速到达冰岩界面,完成冰下沉积物和基岩取心钻进,大大缩短基岩取心时间,提高钻进效率。结合中国自主研发的热水钻系统参数,对螺杆马达压力损失和输出扭矩进行理论计算,提出了螺杆马达选择依据。该技术有望在未来极地冰下基岩取心钻进中发挥重要作用。     

南极冰川中或存在古超新星痕迹

据《新科学家》杂志近日报道,日本的一项研究表明,南极的冰心中或许存在着1000年前爆炸的超新星遗迹。硝酸盐由大气中的氮氧化物转化而来,氮氧化物则通常由超新星发散的伽马射线激发生成。日本理化学研究所的望月优子及其同事分析了取自南极“富士圆顶”观测点的冰心样本,在3个50m厚的冰层内发现了高浓度的硝酸盐。     

厚冰之下没有地震

在格陵兰与南极大陆的内陆部分之所地以观测不到大的地震,据说是因为这些区长年被巨厚冰层所覆盖的缘故。美国孟菲斯州立大学的A.C.乔斯敦发表了这一理论。格陵兰与南极的内陆部分,过去确乎不曾有过地震的观测记录。自从1957年为国际地球年以来,这些地区的地震逐渐引起人们的高度关心。抱着震级只要在4.5以上就不放弃观测的态度,20年     

极地冰层取心钻进超低温钻井液理论与试验研究

南极冰层取心钻进的关键之一是钻井液的耐温能力。根据南极冰层钻进的特点及对钻井液的特殊要求,在综合分析国内外冰层钻进钻井液应用经验的基础上,对有机硅、氟代烃、一元脂肪酸酯及二元脂肪酸酯进行了理论上的分析研究,测试了各自在不同温度条件下的粘度和密度,分析了粘度与密度变化的机理。确定出分子间相互作用中无氢键形成的物质的粘温系数最小,脂肪酸酯的粘温系数受到分子间氢键的数量影响最大,指出了介质密度的增加是由于体积收缩所致,与介质的分子结构与形态无关。所得到的结论对于极地冰层取心钻进钻井液的选择与确定具有重要的理论与实际意义。     

格陵兰重要金属矿简介及分布规律

格陵兰岛是除南极大陆之外的唯一拥有大片未开发处女地的大岛,金属矿产资源丰富。近年来随着气候变暖和资源紧缺加剧,格陵兰的矿产资源越来越为世界各国所关注。在简要介绍格陵兰及其地质演化的基础上,重点阐述了格陵兰各地质构造单元中主要矿床(点)的分布特征,系统介绍了格陵兰具有优势的稀土矿、铁矿、铬铁矿、铂族元素矿、金刚石、金矿、钼矿、铅锌矿、IOCG矿床、镍矿的主要矿床(点)分布规律,旨在增进人们对于格陵兰金属矿产资源的了解,进而为中国企业参与格陵兰的矿产勘查开发提供参考。     

发展中的我国南极冰川学研究

南极洲总面积为1400×10~4km~2,其中95％被一硕大无比的冰盖覆盖。南极冰盖平均厚度为2200m,总冰储量达2900×10~4km~3,占全球淡水资源的四分之三。南极大陆边缘还发育有若干个大小不一的冰架。冬季,南极洲边缘海面厚达1—2m的海冰向北延伸数百公里;夏季,海冰破裂随洋流飘逝,数以万计的冰山从冰盖边缘形成,星罗棋布遍及南大洋。南极冰盖、冰架、海冰和冰山,它们形成、发育过程和机制,与南半球进而与全球气候的关系,以及与人类生活和生产活动的关系,是南极冰川学研究的主要对象与任务。     

近百年来冷圈波动

本世纪CO_2的增温导致了冷圈波动。中纬度山地冰川的普遍退缩与加速消融引起了海面持续上升。格陵兰冰盖目前尚未处于显著的负平衡状态,边缘区在变薄,中心区在增厚。南极大陆冰盖还在增长,但基底可能发生退缩。北极海冰在1935—1960年期间退缩了10％,南极海冰面积在1973—1980年间减少了2.5×10~6km~2。大陆积雪的变化主要表现在中纬度地区,并呈现出区域性差异。而高纬度地区,大陆冰盖的降雪量有增加趋势。     

南极冰盖的研究现状

1980年1月至3月,作者和国家海洋局第二海洋研究所的董兆乾同志应澳大利亚科学环境部南极局的邀请,到南极进行了第一次考察访问。1月12日飞抵南极大陆,2月27日乘船离开南极,历时47天。其间在澳大     

中国第19次南极科学考察总结

中国第19次南极科学考察将海冰走航调查列入正式项目, 为海洋调查的一部分.为此, 根据渤海海冰和内陆河冰调查技术现状和未来发展前景, 设计、组合和加工了可视技术\, 冰层厚度变化过程测试技术和温度测试记录系统.     

南极东方站深冰层及冰下湖钻探技术

自1970年至今,前苏联和俄罗斯在南极东方站持续进行了近50年的冰层钻探活动,先后攻克了包含粒雪层、冰层、冰岩夹层和湖水冻结冰的复杂冰层钻进难题,逐渐形成了一套集热融取芯钻探、电动机械取芯钻探和分支孔钻探等为一体的深冰芯钻探技术。创造了冰层最深干孔钻进深度记录（952.4 m）、最深热融取芯钻进记录（2755 m）、最深冰芯钻探记录（3769.3 m）,累计进尺达13000 m,并获取了总长超46 m的含湖水冻结冰样品的冰芯。东方站的钻探活动对极地冰层钻探技术的发展起到了巨大的推动和引领作用,同时积累了宝贵的深冰钻探经验。通过对东方站深冰钻探技术的系统梳理,将为我国正在实施的深冰芯钻探和即将开启的冰下湖科学钻探提供重要的借鉴。     

航空地球物理勘探在南极调查中的应用

航空地球物理勘探是认识极地区域构造的重要技术手段.在回顾和分析南极航空地球物理勘探发展历史与现状的基础上,总结归纳了航空地球物理勘探在南极地区取得的主要成果.归纳出南极地壳结构研究、南极古大陆重建与恢复、南极火山与岩浆作用调查和南极冰架与地质相互作用研究等4方面典型实例,航空地球物理勘探为南极地区域地质构造研究提供了有...     

南极湖泊及其研究概况

环南极大陆分布着大小不等的湖泊,它们出露于冰盖前沿,大约在距今8000年前,随着大陆冰盖退缩,地壳均衡反弹作用使原先淹没在海水之下的陆地逐渐出露水面。因之,一些低洼地面便成为湖泊并捕虏着原先残留在那里的海水,有的则是由于冰川消融带来的融雪水在低洼地区积存成湖,因而从湖泊水质看,南极大陆有淡水湖、咸水湖和极咸水湖之分。从文献看,有人对南极湖泊的化学、物理和演化过程进行综述,但还不清楚有多少极咸湖、微咸湖和     

南半球大陆及岛屿的分布与地球自转长期减慢

从南半球大陆的海岸边缘关系,说明南半球古大陆曾位于南极附近。在地球自转减慢的附加力和 Coriolis 力的共同作用下,南半球古大陆发生了向赤道的漂移。     

南极新生代海陆格局变迁对全球气候变化的影响

南极大陆记录了新生代以来地质演化中多次重大地质事件,包括大陆生长、裂解和离散、全球冷却和大陆尺度南极冰盖的发展等。尽管非常重要,但至今关于南极大陆新生代地质演化仍有诸多争论。文章主要针对塔斯曼通道和德雷克海峡贯通过程,系统总结并分析了南极洲、南美洲和澳大利亚的构造、岩浆和沉积演化历史。始新世晚期至渐新世早期开始发育的南极环极洋流（ACC）受德雷克海峡和塔斯曼通道扩张程度的控制。综合分析和对比研究表明,~34 Ma全球气候从"暖室"到"冷室"的转变与ACC开始的时间一致,表明构造通道的打开控制了ACC的发育,进而对全球气候产生了重要影响。最后,简要总结了南极作为一个完整的地球系统,其新生代地质演化如何控制海陆格局的变迁,并提出未来研究需要解决的关键问题。      

土类对正冻土成冰及冷生组构影响的实验研究

通过室内相同温度条件下５种土类的冻结试验，研究了不同土类冷生组构的形成，试验表明，分凝冰层及冷生组构的形成主要取决于土的水，热性质以及分散度等因素。日本火山灰中冻结缘具有较高的导湿系数，且冻结锋面前移速度缓慢，形成７．２ｃｍ的厚冰层；临夏高岭土、内蒙古粘土和兰州黄土中冻结缘导湿系数逍渐减小，且冻结锋面前移速度逐渐加大，形成从厚层状到微层状冷生构造的演变，分凝冰层厚度逐渐减薄，从３－１０ｍｍ到小于１     

极地地质专辑

极地地区（南极和北极）具有独特的地理位置、地质地貌和生态环境,是研究地球演化过程和认识全球海陆构造格局不可或缺的重要一环,但也是全球地学研究的最薄弱区域。南极是被大洋围陷的大陆,它是地球上最古老的大陆之一,经历并保存了地球形成和演化过程中一些重大地质事件的记录,包括太古宙古陆核的形成、古元古代造山事件、格林维尔期（~10亿年）构造热事件、泛非期（~5亿年）构造热事件以及显生宙大陆边缘增生与陆块分离,因此是研究全球超大陆聚散过程的重要基石。北极是被大陆环绕的大洋,随着泛大陆的裂解,北极地区经历了中新生代造山运动、海底扩张及多期次的岩浆活动等构造事件,形成了一系列别具特色的构造单元,对了解全球海底构造、世界大洋的形成以及更新世以来气候与环境变化都极为重要。同时,极地地区蕴藏着丰富的矿产和能源资源,对研究区域及全球地质成矿作用和成矿规律有不可替代的重要意义。
极地地质考察是极地科学考察的重要分支。自1985年南极长城站建站以来,中国地质学家基本上参与了每年一度的南极科考和多次北极科考,取得了重要的地质调查和科学研究创新成果,包括泛非期高级构造热事件的识别与确定改写了传统的南极大陆形成模式;印度与东南极陆块间中元古代长寿命大陆岛弧体系和两阶段碰撞模型的建立深化了对南极大陆格林维尔期构造热事件的认识;南极半岛与南美板块分离的时间与过程的重塑为安第斯-南极半岛造山带的中新生代构造演化提供了重要信息;全南极板块高精度三维地壳和岩石圈结构图的获取为冈瓦纳超大陆的聚散过程提供了深部约束。这些研究成果多发表于国际主流杂志并在有关国际学术讨论会上交流,得到了国际同行的认可,在国际南极地学研究中占有一席之地。同时,在南极大陆重点区域开展的一系列地质图的编制为我国主张南极权益提供了基础,而北极油气地质与资源潜力评价为我国制定国家能源政策提供了科学依据。
为全面展示我国科学家近期在极地地质与资源环境领域取得的研究成果,《地质力学学报》在2021地质力学学报http：//journal.geomech.ac.cn 2021年第5期组织出版了“极地地质”专辑。该专辑共刊发了16篇代表性文章,聚集了国内正在从事极地地学研究的主要学者,以综述性文章为主,辅以少量专题性和战略性研究论文。主要研究区域涵盖了东南极、横贯南极山脉、西南极和环北极陆域,主要研究内容包括南极大陆基础地质、地球物理、铁矿资源、古环境与气候变化以及冰上丝绸之路和北极油气资源。随着国家发展及保障能力提升,我国未来的极地科考区域将进一步拓展,中国科学家也将逐渐成为国际重大极地科学计划的主角。所以,希望该专辑的出版能有助于读者从中了解极地地学领域不同研究方向的最新动态和发展趋势,以后有更多的年轻人参与到极地地学考察和研究中来,进一步提升我国在极地地学研究领域的水平和国际地位。最后,对该专辑组织出版付出了辛勤劳动的所有作者、审稿人和编辑人员等表示衷心感谢!     

基于位场分离方法的极地冰盖重力异常剥离：以模型试验为例

为了提高极地重力数据处理的质量,降低巨厚冰层对重力数据解释的影响,将极地大陆冰盖引起的重力异常从叠加异常中剥离出来成为极地重力数据处理的重要步骤之一。针对该问题,本文建立两个极地大陆冰层构造模型,对不同模型进行正演获得对应布格重力异常,再尝试利用三种位场分离方法,包括趋势分析法、向上延拓法和优化滤波法,对冰层引起的重力异常进行剥离试验,基于模型试验结果对比分析不同位场分离方法对极地冰层重力效应剥离的应用效果。模型试验结果显示,趋势分析法在冰层界面起伏较平缓情况下效果较好,但当冰层界面起伏复杂时难以用数学表达式精确拟合区域场,因此易在结果中引入虚假异常;向上延拓法在局部场源较浅的异常分离中效果较好,但由于极地模型冰盖深度较深及延拓高度选取不合理,在试验中出现了分离不足的情况;优化滤波法在相对复杂模型中分离效果相对好,但由于频段选取的主观性,使得该方法也易出现分离不足或过度情况。综合上述模型试验表明,在剥离极地冰盖引起的重力异常时,由于极地冰盖厚度起伏等地质情况复杂多变,应结合实际地质情况及其他可获得的地球物理资料进行综合分析,选择适用于具体情况的分离方法。     

中国第19次南极科学考察中海冰调查技术介绍

介绍了第19次中国南极科学考察中海冰走航和定点调查使用的一些新技术.实践发现这些辅助技术可以提高裸眼观测的准确性, 它们同样可以应用于渤海海冰和内陆河冰的现场调查.其中可视技术、船舶雷达跟踪技术和冰层厚度变化过程测试技术应用前景宽阔, 介绍了它们的测试目标、原理、组成和运行性能.     

南极洲地质矿产概况

南极洲主要呆分为东南极地盾及西南极中新生代褶皱带两大构造单元,两者之间的横贯南极山脉具有过渡性质,由基底与盖层构成。基底为由元古宙及下古生界组成的双构造层基底;盖层则由泥盆系－二叠系组成。侏罗纪中期,冈瓦纳大陆开始裂解。白垩纪晚期,南极大陆向南移动,并于中新世早期到达现在位置。东南极的帮产以铁为主,其主要类型是前寒武纪条带状铁建造。横贯南极山脉产出与罗斯期（奥陶纪）花岗岩有关的Ｕ－Ｔｈ矿化,与侏罗     

南极洲地质简介

南极洲位于南极圈内,其面积达1410万km~2,为全球最冷最高的大陆。由于巨厚冰川覆盖难以取得资料,因而其地质调查最迟,还是未详知之地。但是自从1959年开始南极科学考察以及我国1984年在南极建立长城站以来,经国际间的共同观测,对其地质构造已有许多了解。