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南极东方站深冰层及冰下湖钻探技术

2021-09-25王秋雯PavelTalalay孙友宏范晓鹏

钻探工程 2021年9期

王秋雯,李 冰,Pavel Talalay,孙友宏,张 楠,宫 达,杨 阳,范晓鹏*,5

(1.吉林大学建设工程学院,吉林 长春130026;2.油页岩地下原位转化与钻采技术国家地方联合工程实验室,吉林 长春130021;3.吉林大学极地研究中心,吉林 长春130026;4.中国地质大学(北京)工程技术学院,北京100083;5.吉林大学地球探测科学与技术学院,吉林长春130026)

0 引言

东方站(78°28′S,106°48′E)位于东南极中心区域,建造于1957年,海拔3488 m,冰盖厚度达3760 m[1],其地理位置如图1所示。自1970年以来,由前苏联和俄罗斯科学家主导在东方站进行了大量的冰层钻探活动,先后创造了最深干孔钻进深度记录(952 m)、最深热融取芯钻进记录(2755 m)、最深冰芯钻探记录(3769.3 m)[2]。在东方站钻取的冰芯首次揭示了在10万年气候周期中全球气候变化与地球大气中CO2和CH4浓度之间 的密切关系[1],从而开启了深冰芯研究的热潮。20世纪90年代中期,随着位于东方站冰盖下的大型冰下湖(200 km×80 km)[3]的发现,开启了南极冰下湖泊探索的新时代,人们迫切希望通过对冰下湖泊的探测寻找未知的生命形式以及研究冰盖的形成和演化过程[4]。2012年俄罗斯科学家通过冰芯钻探揭开了东方湖的神秘面纱,获取了总长34.1 m的湖水重新冻结冰芯[5]。俄罗斯也因此成为全球首个钻穿冰下湖并获取湖冰样品的国家。在东方站进行的钻探活动为极地冰层钻探技术的发展起到了巨大的推动和引领作用,苏联和俄罗斯科学家及工程师也为此付出了艰苦卓越的努力,同时获取了宝贵的深冰层钻探经验。

图1 东方站地理位置(图中红星所……

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