甘布尔采夫冰下山脉(Gamburtsev Subglacial Mountains, GSM)位于东南极洲的中心部位,在南极冰盖最高部位Dome A以南,是地球上最神秘的特征之一。GSM可能是地球气候变冷时(大约在34 Ma以前),在南极洲形成第一个大型冰盖的成核点。古老东南极中部的GSM隆起机制尚不清楚。确定GSM年龄及其起源的唯一方法是通过钻探手段对冰盖进行直接观察。
Bedmap2编译的南极洲地形图
计划选择一个冰层厚度不超过1000米的地方为钻探地点,并钻入山坡几米的深。整套钻探设备将通过履带式拖拉机运送至选择的钻探地点,到达目的地后2-3天可以完成钻探作业的准备工作。钻探设施分为两组:一个可移动钻探仓和一个可移动发电仓。钻探舱和发电舱之间通过2-3米可调节长度的钢制连接桥相连。
钻探舱内部结构图
为了钻进冰层和基岩,设计和测试了一种新型改装的电缆悬挂式冰层和基岩层电动机械钻具( Ice and Bedrock Electromechanical Drill, IBED)。IBED钻具使用模块化结构,可以实现三种不同任务:(1)大直径螺旋钻具用于上部雪-积雪层干孔取心钻进;(2)钻井液孔底局部反循环的冰芯钻具;(3)基岩取心钻具。辅助设施包括钻井绞车,控制台,钻具旋拧装置,钻具夹持器,冰屑振动器,离心机,两张冰心处理台,钳工工作台,配有电力工具的工作台,车床,测井绞车以及两台发电机。
该装备于2018-2019工作季在中山站附近进行了组装调试,并在距中山站12km处的达尔克冰川进行了野外测试,完成了198m冰层透底钻探,获取了6cm的冰下基岩样品。2023-2024工作季,该装备再次在距中山站25km处完成了545m冰层透底钻探,获取了0.48m冰下基岩样品。该项目由中国国家科学基金资助(项目编号41327804)。
钻探场地鸟瞰图(2023-2024工作季)
冰下基岩岩心样品
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