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垂直地震測(cè)量?jī)x等科學(xué)儀器助力科考人員完成測(cè)井工作
2017-05-19
5月13日凌晨，國(guó)際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃368航次開(kāi)始了第二站位的測(cè)井工作。
測(cè)井，是要獲得關(guān)于巖石密度、磁性和地震波速度等性質(zhì)的“實(shí)地”資料。每一管上岸的巖芯都要經(jīng)過(guò)地球物理和地球化學(xué)組的全面“體檢”，但數(shù)據(jù)畢竟不夠“原汁原味”。而且，巖芯回收率不可能是100%，數(shù)據(jù)資料總有缺失。所以，測(cè)井就是要回到“案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)”，讓科學(xué)家對(duì)這一站位的地質(zhì)狀況和巖石性質(zhì)有更全面了解。
測(cè)井能否順利進(jìn)行，很大程度上仰賴鉆井狀況——如果井壁坍塌或者變窄，儀器無(wú)法順利進(jìn)入，測(cè)井就只能半途夭折。所以，它需要些運(yùn)氣。 凌晨時(shí)分，第一組37米長(zhǎng)的三聯(lián)測(cè)井儀器已經(jīng)晃晃悠悠地蕩到了鉆井里。這是一長(zhǎng)串家伙，裝載著伽馬射線測(cè)量?jī)x器、密度測(cè)量?jī)x器和地震波測(cè)量?jī)x器等諸多設(shè)備。
13日下午，第二組測(cè)井儀器上馬。它叫垂直地震測(cè)量?jī)x，需要配合空氣槍聯(lián)合使用，以獲得地震波速度。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是得在離船一定距離的地方制造“震源”，也就是在水里打上一槍。水下的鉆井內(nèi)，垂直地震測(cè)量?jī)x伸出“耳朵”貼在井壁上。當(dāng)空氣槍引發(fā)的震動(dòng)到達(dá)它的耳朵，儀器便會(huì)記錄下聽(tīng)到聲音的時(shí)間。接下來(lái)，就是簡(jiǎn)單的算術(shù)題了。速度等于距離除以時(shí)間。這里的時(shí)間，就是“槍響”和“接收到聲音”的時(shí)間差。
這樣的槍要打上多次。垂直地震測(cè)量?jī)x會(huì)從井底開(kāi)始往上移動(dòng)，在多個(gè)點(diǎn)位對(duì)聲音進(jìn)行接收和記錄。這是一項(xiàng)特殊的作業(yè)，它對(duì)時(shí)間有嚴(yán)格要求——必須在白天進(jìn)行。更確切地說(shuō)，是必須在日落前進(jìn)行。
測(cè)井工程師Clayton Furman告訴科技日?qǐng)?bào)記者，在正式打空氣槍之前，需要進(jìn)行連續(xù)的小幅測(cè)試，以吸引附近的海洋動(dòng)物。因?yàn)橐Ｗo(hù)海洋哺乳動(dòng)物。如果真有哺乳動(dòng)物出于好奇游了過(guò)來(lái)，那對(duì)不起，作業(yè)就得立即停止。而日落之后，視野不佳，人類可能無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物，因此，測(cè)井也不能進(jìn)行。
13日南海的日落時(shí)間是18時(shí)48分。大洋鉆探，本身就是一場(chǎng)和時(shí)間的賽跑。IODP 368航次的下一個(gè)站位至少需要22天的鉆探時(shí)間。何況突發(fā)情況常有，如果在海底出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題，動(dòng)輒也要十幾小時(shí)來(lái)搞定。在科學(xué)家眼中，航次剩下的時(shí)間以“小時(shí)”計(jì)。
實(shí)際工作本就不會(huì)和計(jì)劃嚴(yán)絲合縫，第二項(xiàng)測(cè)井開(kāi)始時(shí)間就已經(jīng)比預(yù)計(jì)的遲。結(jié)果又出現(xiàn)了新情況。做地震垂直測(cè)量前，需將套管中的鉆管拉上來(lái)，以免影響儀器“聽(tīng)力”。原計(jì)劃是拉到海底以下80米處，但結(jié)果在海底以下259米時(shí)，就出現(xiàn)了海水倒灌。
此時(shí)已經(jīng)是下午三點(diǎn)多鐘。離日落也只剩下不到4個(gè)小時(shí)。
是繼續(xù)測(cè)井，還是干脆放棄?林間決定，停止拉出鉆管，直接開(kāi)始測(cè)井。能獲得多少數(shù)據(jù)，就算多少。“最后我們打了8發(fā)空氣槍，獲得了6個(gè)有效數(shù)據(jù)，6個(gè)漂亮的波形。”最后一槍響起，水花從水下涌上，又在空氣槍上的浮球旁邊蕩開(kāi)——此時(shí)正好是晚上18時(shí)48分。“我們還真是非常幸運(yùn)。”林間笑說(shuō)。之后，回收儀器，回收鉆管，“決心”號(hào)“打掃”好第二站位的“戰(zhàn)場(chǎng)”，駛向了此航次的第三站位。南海海陸變遷之謎的探索，將在此繼續(xù)。
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