人造「地震波」給地球做「CT」

2020-11-30 中國新聞網

2019年06月25日 14:58:08 來源:福建日報

「延平2號」震源船停靠在廈門公務碼頭。

  開欄語

  一個人,一艘船,一座橋,一件事……展現了美德,迸發出活力,推動了發展,就值得關注和讚揚。在這裡,有一群與眾不同的「網紅」,踏踏實實勤勞肯幹,與時俱進抓住先機,埋頭鑽研耗盡心血,不斷創新拓寬前路。他們展現國富民強,弘揚主流價值觀,傳播正能量,是流量應該匯聚的方向。東南網推出專欄《尋找福建最美網紅》,展現福建最美「網紅」的風採,以鮮活生動的一個個側面,構建出生機盎然、創新發展的大美福建。

船上用於氣槍充氣的空壓機

  網紅名片

  大家好!我叫「延平2號」,出生於1 997年8月,今年已經22歲了,現住在美麗的鷺島廈門,工作單位是福建海洋研究所。

  說起我的名字,那可是有典故的,它源自福建的延平王,是南明永曆皇帝朱由榔於1655年敕封鄭成功(賜姓朱)的爵位。

  現在,給大家報下我的身材!

  總長(米):52.6;型寬(米):8.68;吃水(米):3.40;排水量(噸):81 8;航速(節):16.35;續航力(海裡):2500。

  別看我不是很「魁梧」,功能卻不少。裡面設有海洋物理、地質、化學、浮遊生物、底棲生物、微生物等專業實驗室7間共80多平方米,具備海洋地質調查,淺層地震、深部構造探測等功能,能乘載海洋科考人員32人。

空氣槍

  變身震源船「我」給地球做「CT」

  這段時間,廈門地震勘測研究中心技術骨幹劉善虎一直在海上忙碌。6月4日,劉善虎和其他21名科研工作人員登上了「延平2號」震源船,從廈門公務碼頭啟航離港,向蔚藍的大海駛進,開始2019年福建及臺灣海峽陸海聯測第一階段工作,直到15日才回港休整,接著開展下一航次任務。

  「延平2號」海洋科學考察船於1997建造完成,是全國唯一省級地方管理的海洋綜合調查船。船上設有海洋物理、地質、化學、浮遊生物、底棲生物、微生物等專業實驗室7間共80多平方米,它在許多科考項目中立下赫赫戰功,成為眾多科技迷心中的「網紅」。

  2013年,福建省地震局與福建海洋研究所合作,通過自主設計,讓「延平2號」科考船「大變身」,經過氣槍震源系統加裝和改造,「延平2號」成為一艘具備海洋地質調查,淺層地震、深部構造探測等多功能的綜合科考船,每年休漁期都要出海開展地震探測任務。

  「延平2號」為地震研究立下了不少「汗馬功勞」。它在臺灣海峽、長江安徽段、南海南沙海域和東海開展海洋地質構造探測,進行了4000餘千米近20000次的走航式激發和35個固定點近5000次的固定式激發。

船上安裝了海上震源精度實時監測與顯示系統,能對激發效果進行實時有效評估。

  製造地震波「我」給海洋地殼做掃描

  2012年,為進一步探明福建海陸過渡帶的地下構造,福建率先吹響了向海洋進軍的號角,開始實施「臺灣海峽西部地殼深部結構探測」項目。2013年,福建省地震局成功設計研發了我國地震系統第一套船載式氣槍震源系統,開始在「延平2號」上使用。在2016年,為獲得福建及臺灣海峽地區三維地殼精細結構,探明孕震環境,「延平2號」開始分三期實施「福建及臺灣海峽三維地殼結構陸海聯測探測實驗」。

  今年第一階段海上探測工作從6月3日正式開始,經過「延平2號」震源船22名工作人員10多天的通力協作,按計劃完成了去年11月臺灣海峽發生的6.2級地震震源區地殼深部固定點及OBS測線走航激發探測,以及廈門島環島走航激發作業,並於6月15日回到廈門公務碼頭。接下來,第二階段,增加第III區的多道探測,圍繞臺灣海峽6.2級震中區開展雙船雙纜雙源淺層基底反射探測試驗,第三階段計劃完成臺灣海峽6.2級震中區高分辨聲學探測。

  15日中午,記者登上了剛剛靠岸的「延平2號」,看到甲板上有一個標明「福建省地震局船載震源系統」的貨櫃,裡面安裝了可移動的「氣槍陣列收放系統」,船內還有空壓機及冷水機、槍控導航、通信保障等技術系統。劉善虎告訴記者,船載氣槍震源由6支Bolt1500LL氣槍組成氣槍陣列,總容積12000立方英寸。

  「上天容易,入地難。」廈門地震勘測研究中心主任謝志招告訴記者,人類對地殼、地幔、地核等地下幾十千米深度結構的認識還十分「膚淺」,還無法像氣象預報一樣進行地震預測、預報。利用空氣槍進行地球深部結構探測,形象地說,就是給地球做「CT」檢查,通過不同地點激發地震波,就像「CT」的射線,可以探測到地殼結構有無變化。

  謝志招向記者解釋了空氣槍的工作原理。他說,高壓空氣通過氣槍向水體打氣炮,巨大的衝擊力直貫水底,製造出地震波,相當於0.5級地震。再通過水下及陸上流動地儀接收地下界面反射或折射的地震波,以進行深地殼速度結構成像,最終完成海洋地殼結構的「CT」檢查。

  了解深部介質的物質成分、構造和物理狀態,揭示深層動力過程,有助於提高我們對地球地震構造環境的認識。據介紹,當前利用空氣槍震源主動製造「地震」探測地下深達幾十千米的構造和介質變化的試驗和研究是當前科研熱點,「人工震源地下介質變化監測方法與技術」已被列入地震科技前沿重點突破方向。

  推進地震預警「我」立下「汗馬功勞」

  福建省地震局預報中心總工程師李軍告訴記者,「延平2號」海上固定激發震源可以精確控制在35米範圍內,通過信號疊加可傳播到500公裡外,實現了對研究區深部地殼結構及淺部精細結構的有效探測。

  「福建省遭受的地震影響主要來自臺灣海峽西部。過去,福建省地震工作在臺灣海峽存在盲區,臺灣海峽地殼結構資料和濱海斷裂帶深部展布和構造屬性仍是空白。」福建省地震局局長金星說。

  他表示,近幾年,福建探測了臺灣海峽西部地殼上的地幔結構,開展了地下介質變化監測等一系列科學實驗,對地殼結構有更精細的認識,有利於查清孕震環境,達到提高臺灣海峽地震定位精度、提升中強地震預警及震害防禦能力的目的。

  今年,廈門海洋地震研究所成立,以海洋地震學和海洋地震工程學為主要發展方向,開展海洋防災減災研究。研究所將開展「透明地殼」海上計劃,探查中國海陸過渡帶及近海海域殼幔結構和主要地震帶,逐步實現「地下清楚」的目標,並將編制海域抗震區劃圖,評估潛在地震危險性和地震災害風險。

  「我」的操作者——科考人員

  24小時三班倒作業不懼艱辛

  2013年「延平2號」改造成震源船後,廈門地震勘測研究中心的科考人員每年都會有一個月左右的時間在海上作業,每次有20名左右的科考人員一起出海。他們要在船上三班倒24小時作業,每個人輪班8個小時。

  對於出海經驗不豐富的科考人員來說,最覺辛苦的就是暈船。「每個人都暈吐過,還被失眠困擾。船上的機器運行起來噪音很大,睡眠質量很難保證。」劉善虎說。這次出海,科考人員張樹君由於暈船不適連續嘔吐了4次,一整天都沒有吃飯,仍然堅守崗位。

  劉善虎是「延平2號」震源組的副組長,每次氣槍收放時,都有他忙碌的身影。今年出海,一次在指導後甲板氣槍收放作業時錨鏈卡住,後甲板收放人員難以解決,劉善虎去幫忙時不慎將腳扭傷。第二天,後甲板一位同事起床時腳趾磕傷,指甲被掀開,連鞋子都沒辦法穿上。到了作業時間,劉善虎帶著還未痊癒的扭傷頂替上陣,完成了後半程的氣槍收放作業任務。

  在「延平2號」震源船上,會遇到各種技術問題,為了及時處理問題,許多人長時間不能合眼。今年第一階段連續7個固定點激發作業,由於作業時間已經根據潮汐周期確定下來,錯過一個潮汐就要等待12小時後才能重新作業。作業期間先後出現了超高壓配氣設備(漁人閥)調節故障、高壓冷卻系統故障、空壓機二級高壓安全閥故障、氣槍漏氣等意外情況,為保證作業計劃順利實施,震源船指揮組徹夜奮戰,確保了作業連貫高效。

  特別是後甲板氣槍收放組連續收放槍陣,一旦氣槍漏氣必須及時進行維修和更換配件。由於作業頻度高、強度大,組員休息時間短暫,經常才休息兩三個小時就繼續緊張作業,但是大家都能克服身體的疲憊,確保按計劃安全順利完成各個定點激發任務。(記者 盧金福 文/圖)

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