野外实习|感受大地心跳,聆听大地脉搏——从刘家峡主动源实验场到兰州观象台

发布人:黄荣 编辑:母先祯

前言
 

在黄河上游的崇山峻岭间,一场解码地球深部奥秘的学习考察行动正在展开。7月9日到7月10日,同学们在实习老师与合作方老师的带领下,深入刘家峡主动源实验场与兰州观象台,亲历了现代地球物理探测技术揭开黄土高原与青藏高原交界带地质面纱的过程。这场兼具科技感与人文温度的考察,让同学们得以近距离触摸地球的 “脉搏”。
 

1 探秘刘家峡主动源
 

刘家峡主动源实验场位于刘家峡水库邻永靖县岘源镇刘家村,地质背景上位于青藏块体东北缘,靠近青藏块体、阿拉善块体和鄂尔多斯块体的交汇区。区域内历史上曾发生过多次8级地震,灾害严重,甘肃人民苦地震灾害已久矣,亟需对该区域的地下结构、地震活动进行长时间、高精度的监测,以保障人民生命财产的安全。刘家峡水库内,激发点年均水深约29米,水面宽约5千米,最低水位时水深约20千米,这样的激发水域环境是开展气枪主动源重复探测实验的理想场地。于是,在科技部、国际自然基金委和中国地震局的支持下,刘家峡主动源实验场应运而生。
 

图一  岸上空气压缩机房与水上控制平台
 

图二 水上控制平台与水上激发平台
 

7月9日上午,同学们来到刘家峡主动源实验场进行参观学习。首先大家先来到位于岸上的空气压缩机房。进入机房后,两台管道错综复杂的空压机出现在眼前,在空压机微微的低吼声中,同学们隐隐感受到它所蕴含的巨大能量。工程师详细介绍了空压机激发地震波的原理和过程,它向心脏一样不断地为激发平台输送压缩气体,让人不禁期待起了接下来的“微型地震”。

图三 空气压缩机

随后,同学们登上快艇,前往位于水库中的激发平台。湿润的风掠过面庞,小艇在平静的水面上荡开一道道涟漪,很快就登上了平台。工程师在控制平台上发出了信号,不一会儿,传来一阵猛烈的震动,让同学们在“震中”亲身经历了一次相当于里氏0.7级的地震。震动过后,气泡浮上水面,渐渐消散,而大家却还在回味地震带来的震撼。

图四 师生们乘坐快艇前往激发平台

图五 水上激发平台

最后,同学们来到了激发平台不远处的的控制平台。屏幕上跳动的震动曲线,正是大地的“心电图”,每一次震动所带来的信息,都被完整地、详细地记录在这里。老师和工程师们向同学们介绍了如何利用这些信息,来探索地下地构造。

图六 水上控制平台

图七 震动曲线

 

2 参观兰州观象台
 

兰州地震监测中心站(兰州观象台)始建于1954年,是我国最早建立的综合性地球物理观测台之一,也是当时我国参加国际地球物理年的八台之一,迄今已有七十一年观测历史。最初,观象台位于兰州市翠英门兰州大学旧址(现兰大二院)内,1954年1月22日,这里诞生了甘肃省有史以来的第一张地震记录图,就此拉开了甘肃地震事业的大幕。1957年,为迎接 “国际地球物理年”,在著名地震学家李善邦先生以及前苏联地震学家果尔什科夫和基尔诺斯的共同选址下,台站迁至兰州市盐场堡刘家坪,改称中国科学院兰州地球物理观象台,简称兰州观象台。历经岁月的洗礼,如今的兰州观象台已成为我国重要的地震监测和研究基地。

图八 兰州观象台

该台站占地55000㎡,地处兰州东盆地盐场堡以北,白塔山以东,黄河北岸三阶地的后缘;距黄河最近距离约1.5km,距城区约5km,海拔1560m。处于青藏块体、鄂多斯和阿拉善地块等活动地块的交汇处,位于祁连山地震带和南北地震带交汇部位,构造活动剧烈,是中国大陆历史上8级大震最密集的地区。时至今日,台站的观测手段也在不断进步。这里不仅有测震、地电、地磁、地形变、地下流体、重力等传统学科观测,还引入了热红外、沙层应变、流动地磁、GPS 方位角测量等新型特色观测手段。地震观测方面,兰州测震台作为国家基本台,自建成以来不断发展。从最初的小 51 型地震计,到如今先进的武汉力泉测震技术有限公司生产的地震计,仪器实现了从模拟到数字的跨越。地磁观测同样历史悠久,作为中国地磁老八台之一,兰州地磁台自 1956 年开建以来,见证了无数次地球磁场的微妙变化。

图九 观测站简介

同学们首先参观了观象台内的业务室,站台内的工作人员和老师仪器讲解了甘肃省的地质以及构造情况,并介绍了地震、地电、地磁等观测和数据处理的流程。大家了解了不同观测手段在地址观测中起的作用,还有工作人员们为了观测、维护在野外的设备所付出的努力。

讲解过后,工作人员还带领同学们参观了不同的检测设备。从显示屏实时显示的数字地震曲线,到在纸上画出的地震纪录,回顾了仪器的发展历史。

最后,同学们参观了地磁观测老八台的旧址,感受到了老一辈地磁人在我国地磁观测领域做出的开拓。老八台填补了我国重点地区地磁台空白的历史,对地球科学及国际地磁参考场模型的建立等研究领域提供了不可或缺的数据,具有深远的科学意义。

 

图文:22级地球物理实习队第四组

校稿:沈旭章

排版 编辑:马小玥

初审:黄荣

审核:徐永怡

审核发布:孔晓慧