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2019年07月17日  星期三
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福建“延平2号”变身震源船 人造“地震波”给地球做“CT”
发布人: 西藏自治区地震局                  发布日期: 2019-06-28                  新闻来源: 福建日报

“延平2号”震源船停靠在厦门公务码头。


  网红名片

  大家好!我叫“延平2号”,出生于1997年8月,今年已经22岁了,现住在美丽的鹭岛厦门,工作单位是福建海洋研究所。

  说起我的名字,那可是有典故的,它源自福建的延平王,是南明永历皇帝朱由榔于1655年敕封郑成功(赐姓朱)的爵位。

  现在,给大家报下我的身材!

  总长(米):52.6;型宽(米):8.68;吃水(米):3.40;排水量(吨):81 8;航速(节):16.35;续航力(海里):2500。

  别看我不是很“魁梧”,功能却不少。里面设有海洋物理、地质、化学、浮游生物、底栖生物、微生物等专业实验室7间共80多平方米,具备海洋地质调查,浅层地震、深部构造探测等功能,能乘载海洋科考人员32人。

船上用于气枪充气的空压机


  变身震源船“我”给地球做“CT”

  这段时间,厦门地震勘测研究中心技术骨干刘善虎一直在海上忙碌。6月4日,刘善虎和其他21名科研工作人员登上了“延平2号”震源船,从厦门公务码头启航离港,向蔚蓝的大海驶进,开始2019年福建及台湾海峡陆海联测第一阶段工作,直到15日才回港休整,接着开展下一航次任务。

  “延平2号”海洋科学考察船于1997建造完成,是全国唯一省级地方管理的海洋综合调查船。船上设有海洋物理、地质、化学、浮游生物、底栖生物、微生物等专业实验室7间共80多平方米,它在许多科考项目中立下赫赫战功,成为众多科技迷心中的“网红”。

  2013年,福建省地震局与福建海洋研究所合作,通过自主设计,让“延平2号”科考船“大变身”,经过气枪震源系统加装和改造,“延平2号”成为一艘具备海洋地质调查,浅层地震、深部构造探测等多功能的综合科考船,每年休渔期都要出海开展地震探测任务。

  “延平2号”为地震研究立下了不少“汗马功劳”。它在台湾海峡、长江安徽段、南海南沙海域和东海开展海洋地质构造探测,进行了4000余千米近20000次的走航式激发和35个固定点近5000次的固定式激发。

空气枪


  制造地震波“我”给海洋地壳做扫描

  2012年,为进一步探明福建海陆过渡带的地下构造,福建率先吹响了向海洋进军的号角,开始实施“台湾海峡西部地壳深部结构探测”项目。2013年,福建省地震局成功设计研发了我国地震系统第一套船载式气枪震源系统,开始在“延平2号”上使用。在2016年,为获得福建及台湾海峡地区三维地壳精细结构,探明孕震环境,“延平2号”开始分三期实施“福建及台湾海峡三维地壳结构陆海联测探测实验”。

  今年第一阶段海上探测工作从6月3日正式开始,经过“延平2号”震源船22名工作人员10多天的通力协作,按计划完成了去年11月台湾海峡发生的6.2级地震震源区地壳深部固定点及OBS测线走航激发探测,以及厦门岛环岛走航激发作业,并于6月15日回到厦门公务码头。接下来,第二阶段,增加第III区的多道探测,围绕台湾海峡6.2级震中区开展双船双缆双源浅层基底反射探测试验,第三阶段计划完成台湾海峡6.2级震中区高分辨声学探测。

  15日中午,记者登上了刚刚靠岸的“延平2号”,看到甲板上有一个标明“福建省地震局船载震源系统”的集装箱,里面安装了可移动的“气枪阵列收放系统”,船内还有空压机及冷水机、枪控导航、通信保障等技术系统。刘善虎告诉记者,船载气枪震源由6支Bolt1500LL气枪组成气枪阵列,总容积12000立方英寸。

  “上天容易,入地难。”厦门地震勘测研究中心主任谢志招告诉记者,人类对地壳、地幔、地核等地下几十千米深度结构的认识还十分“肤浅”,还无法像气象预报一样进行地震预测、预报。利用空气枪进行地球深部结构探测,形象地说,就是给地球做“CT”检查,通过不同地点激发地震波,就像“CT”的射线,可以探测到地壳结构有无变化。

  谢志招向记者解释了空气枪的工作原理。他说,高压空气通过气枪向水体打气炮,巨大的冲击力直贯水底,制造出地震波,相当于0.5级地震。再通过水下及陆上流动地仪接收地下界面反射或折射的地震波,以进行深地壳速度结构成像,最终完成海洋地壳结构的“CT”检查。

  了解深部介质的物质成分、构造和物理状态,揭示深层动力过程,有助于提高我们对地球地震构造环境的认识。据介绍,当前利用空气枪震源主动制造“地震”探测地下深达几十千米的构造和介质变化的试验和研究是当前科研热点,“人工震源地下介质变化监测方法与技术”已被列入地震科技前沿重点突破方向。

船上安装了海上震源精度实时监测与显示系统,能对激发效果进行实时有效评估。


  推进地震预警“我”立下“汗马功劳”

  福建省地震局预报中心总工程师李军告诉记者,“延平2号”海上固定激发震源可以精确控制在35米范围内,通过信号叠加可传播到500公里外,实现了对研究区深部地壳结构及浅部精细结构的有效探测。

  “福建省遭受的地震影响主要来自台湾海峡西部。过去,福建省地震工作在台湾海峡存在盲区,台湾海峡地壳结构资料和滨海断裂带深部展布和构造属性仍是空白。”福建省地震局局长金星说。

  他表示,近几年,福建探测了台湾海峡西部地壳上的地幔结构,开展了地下介质变化监测等一系列科学实验,对地壳结构有更精细的认识,有利于查清孕震环境,达到提高台湾海峡地震定位精度、提升中强地震预警及震害防御能力的目的。

  今年,厦门海洋地震研究所成立,以海洋地震学和海洋地震工程学为主要发展方向,开展海洋防灾减灾研究。研究所将开展“透明地壳”海上计划,探查中国海陆过渡带及近海海域壳幔结构和主要地震带,逐步实现“地下清楚”的目标,并将编制海域抗震区划图,评估潜在地震危险性和地震灾害风险。

  “我”的操作者——科考人员

  24小时三班倒作业不惧艰辛

  2013年“延平2号”改造成震源船后,厦门地震勘测研究中心的科考人员每年都会有一个月左右的时间在海上作业,每次有20名左右的科考人员一起出海。他们要在船上三班倒24小时作业,每个人轮班8个小时。

  对于出海经验不丰富的科考人员来说,最觉辛苦的就是晕船。“每个人都晕吐过,还被失眠困扰。船上的机器运行起来噪音很大,睡眠质量很难保证。”刘善虎说。这次出海,科考人员张树君由于晕船不适连续呕吐了4次,一整天都没有吃饭,仍然坚守岗位。

  刘善虎是“延平2号”震源组的副组长,每次气枪收放时,都有他忙碌的身影。今年出海,一次在指导后甲板气枪收放作业时锚链卡住,后甲板收放人员难以解决,刘善虎去帮忙时不慎将脚扭伤。第二天,后甲板一位同事起床时脚趾磕伤,指甲被掀开,连鞋子都没办法穿上。到了作业时间,刘善虎带着还未痊愈的扭伤顶替上阵,完成了后半程的气枪收放作业任务。

  在“延平2号”震源船上,会遇到各种技术问题,为了及时处理问题,许多人长时间不能合眼。今年第一阶段连续7个固定点激发作业,由于作业时间已经根据潮汐周期确定下来,错过一个潮汐就要等待12小时后才能重新作业。作业期间先后出现了超高压配气设备(渔人阀)调节故障、高压冷却系统故障、空压机二级高压安全阀故障、气枪漏气等意外情况,为保证作业计划顺利实施,震源船指挥组彻夜奋战,确保了作业连贯高效。

  特别是后甲板气枪收放组连续收放枪阵,一旦气枪漏气必须及时进行维修和更换配件。由于作业频度高、强度大,组员休息时间短暂,经常才休息两三个小时就继续紧张作业,但是大家都能克服身体的疲惫,确保按计划安全顺利完成各个定点激发任务。


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