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千里迢迢取“芯”路,披荆斩棘显真功——巴基斯坦科考钻探系列(1)
2019-01-18| 编辑: | 【 】【打印】【关闭

    我们赖以生存的地球是一个古老而又奇幻的星球,46亿年来,地球上各圈层之间通过物质交换碰撞出五彩斑斓的地质火花。诸如构造事件,冰期间冰期旋回,生物爆发与灭亡,气候变化等都被记录在星球的某个角落。岁月变迁,这些地质历史时期的璀璨谜团亟待人们去揭开其神秘面纱。当我们闭上眼睛,开始寄蜉蝣于天地,渺沧海之一粟之时,不禁开始哀吾生之须臾,羡长江之无穷。感叹漫漫地质历史长河,瀚海无边。

那么有什么办法可以让我们在地质历史的烟波浩海里自由穿梭,将这些值得考究的地质大事件来一次酣畅淋漓的刨根问底呢?当然有,接下来,我可要一本正经起来呢。

  漫长的地质历史上,许许多多的沉积物在搬运沉积的过程中记录了地球气候环境的变迁,他们成为了记录古气候古环境变化的“历史档案”。在这些“档案”中,海洋沉积物、冰芯、黄土是重现地球不同时间尺度下区域气候、环境变化、人类活动以及生态历史的三大支柱,是深入认识地球系统的岁月变迁,地球气候环境的沧海桑田的重要研究载体,也是无数科研工作者魂牵梦绕,众星拱月的法宝。在对这些沉积物进行取样的过程中,经常要使用钻取岩心的手段,例如深海沉积物岩心、湖泊沉积物岩心、冰芯、盆地岩心、黄土岩心;由于科学钻探取样(芯)的过程繁琐,计算精细,要求严格,且储藏与运输不便,因此每一支“芯”都显得弥足珍贵,而一般人也很难亲自去体验一番漫漫取“芯”之路。这其中奥妙究竟何处令人唏嘘不已,心驰神往。 

  同志们,机会来了。应巴基斯坦Space & Upper Atmosphere ResearchCommission (SUPARCO) and The national space agency of Pakistan 邀请,响应习大大“一带一路”国家发展战略,开展广泛交流合作,加强中巴老铁友谊。同时配合中巴经济走廊冰川联合大科考项目的顺利进行,中国科学院地球环境研究所(IEECAS,西安)与青藏高原研究所(ITPCAS,北京)再次携手合作,精诚团结,分别对位于巴基斯坦北部克什米尔地区(吉尔吉特-巴蒂尔斯坦)斯卡度(Skardu)的冰川和湖泊进行钻探工作。此次联合科考着力于冰川进退,古气候的重建、全球气候变化等方面。 

  而我们此次野外科考主要负责对Satpara湖泊进行考察,作为一支专业湖芯钻探小队,我们的一贯风格与服务宗旨是:“快,准,透”,即争取最迅捷的速度,凭借最熟练专业的操守,以最精准取芯流程,将湖泊沉积物彻底打透到底,并最终获得完整连续的沉积物序列。那现在,请各位读者一起跟着我们的脚步,开始一段严肃活泼的取“芯”之旅吧。 

Satpara湖地理位置

    此次冰川联合大科考项目,我所地表过程与现代风化实验室主要承担湖芯钻探工作,工作时间计划30天,靶区为距离斯卡度10Km左右的Satpara Lake,海拔约2500m。科考采样工作由金章东老师统帅,常宏老师带队,小组其他人员有陈晨,苟龙飞,李良波、徐阳等4名在所学生。我们的取芯设备为一套沉积物取样平台(Universal SamplingPlatform)。其原产自奥地利,整体可拆卸,化整为零以便运输。它的每一根铁杆和每一颗螺丝都无时无刻散发出蓝色多瑙河的味道,令人着迷。组装后平台夹板长3.6米,宽2.8米,总载重可达2.6吨。顶端插上国旗,扬帆出湖,惬意的你都想倚在其上来一杯Dry Martine,纵情独享这份浮沉与喧嚣。取样平台的工作原理同陆地钻(岩芯钻)类似,即通过反复回次钻孔,计算重复并获得完整序列沉积物于PVC管中。不同的是陆地钻是机械的而我们是手动控制,即人力控制绞盘,通过重锤的反复夯砸,实现取芯管的向下进尺,通俗点就是人力手动打桩机。三个不同的绞盘一个用于牵引重锤,一个控制钻头活塞实现在指定位置(沉积物不同层位)开孔取泥(沙),最后一个连接滑轮便于牵引湖芯套管,实现取芯套管的垂直进尺。在测定水深后,计算每一回次的水泥界面及进尺深度,以确定钻头活塞打开的最佳位置。在保证每一根湖芯留有足够重复的情况下进行连续取芯工作,最后得到完整连续的湖泊沉积物(湖芯)序列。

湖芯钻探平台

    所谓兵马未动,粮草先行,为保证工作顺利进行,我们提前将所有野外钻探设备,仪器及生活劳保用品一并清点打包装箱,再通过大卡车托运,经新疆喀什特区红旗拉普口岸出关运至巴基斯坦Sost边境港口,随后重新装箱,雇佣当地货车运输至工作地点。而此时的我们已经饥渴难耐,开始摩拳擦掌,跃跃欲试了。

“进军路线”

钻探分队在红旗拉普口岸

    出发,这将注定会是一个不平凡的冬天,我达达的马蹄也会是一个美丽的开始。踏进异乡,我们终会成为巴铁的回忆。克什米尔的第一场雪应该会比往常来的更早些吧,The winter iscoming

  路漫漫其修远兮,长途跋涉,我们坐着国际大巴从塔什库尔干县经红旗拉普口岸一路风尘仆仆赶到SOST(巴基斯坦边境港口)。再经过3天的车程,我们摇摇晃晃,如坐针毡般抵达目的地Skardu,好几次遇到山体塌方使我们不得不停下脚步,连续的舟车劳顿与颠簸让让我们几近崩溃。 

  由于所有仪器设备出关出现些许阻碍,大部队需要在Gilgit小城休整几天。这里条件很艰苦,一场大雪后,天气冷的开始让你开始怀疑人生。在这个物资匮乏,通信糟糕,饮食粗暴,且完全靠信仰支撑的国度里,我们开始慢慢去认识它,接受它。 

  经过几天的前期准备工作,我们今天开始搭建平台。革命的号角已经吹响,箭在弦上,义无反顾。乌拉! 

  平台的组装是个体力活也是个细心活,每一颗铆钉与卡扣将每一个细小部件搭配的恰到好处,天衣无缝。一旦某一部件损坏或是某个零件、螺丝缺失都无法将平台连接成一个整体。一次不经意的马虎最终很有可能会导致取芯作业的铩羽而归。这也是我们湖芯打钻人必须始终牢记的。 

  我们大步流星般将平台骨架搭建完毕,用打气泵充满整个气囊并将其牢固于平台夹板之下,准备下水。如此轻盈矫健,技亦灵怪矣哉?无他,唯手熟尔。 

  为防止地面石子扎破气囊,重锤、绞盘、钻杆等重物待平台下水后开始安装。一切都很顺利,平台固若金汤,机动其上如履平地。同时我们也将皮筏艇组装完毕,并在皮筏艇上安装好动力装置——雅马哈发动机。在确认一切工作正常后,天色已黑,我们鸣金收兵。正所谓细水长流,万不可操之过急。 

  你坐在直升机上看风景,看风景的人站在平台上看你。冰芯组今天的任务是确定降落点,而我们的任务则是寻找最佳取芯点,继而抛锚,固定平台。利用皮筏艇将平台牵引至湖中央,遵循“一观二探三定”的基本原则,首先观察湖泊及周围的地形地貌,再通过测深仪扫面,寻找到湖水最深且湖底地势平坦的区域后,确定最佳打钻点。最后令皮筏艇朝平台四个角,以对角线方向,在尽可能远的地方抛锚,以确保四个角受到最大牵引力,继而达到最佳平衡稳固态。 

    平台固定好了,反复确定水深,计算进尺深度与水泥界面,第一回次取芯要预留50cm-100cm液面,以保证首芯获得最表层的沉积物。因为第一钻取样时,极易发生沉积物扰动、变形、丢样()等现象,所以除了计算准确外,人员的配合,提芯的速度等都十分考究。

我们很幸运,终于取得了完美的第一钻。表层沉积物与液面界线清晰明显。

    每天日出而作,日落而归,风吹日晒,衣衫褴褛,艰苦如斯,但能坚持不懈的去完成自己的使命,再多的汗水也浸透着满足与甜蜜。吃着烤馕,顶着柴火,黢黑的面庞,刚毅的眼神,你的酒窝没有酒,我却醉的像条狗。大概这就是燃烧的青春与火红的赤子之心吧。

    越往下进尺,取芯难度越大,由于底部沉积物沙子较多,取芯过程中总会出现掉样(芯)现象,我们决定换上取沙专用套环。反复夯砸后,进尺刻度线纹丝不动,遂将取芯套管提上来发现底部大量砾石,细砂,我们确认打透到底。由于Satpara湖年龄只有近4000年,沉积物厚度不大,且黏土较少,因此最终获得约4米的完整连续湖芯。A点取芯工作完成,接下来我们要移动平台,在合适的地点再次固定位置并进行平行钻B点的湖芯采样工作。

    B点的取芯工作按部就班。有了前面稳扎稳打的铺垫,再加上巴铁的默契配合,一切都有条不紊地进行。同样在取芯深度快4米的时候同样发生了进尺困难的问题。我们采用双重锤,车轮战术,排队依次反复向下掘进,吆喝声,喘息声此起彼伏。整个团队勠力同心,使出浑身解数,实在无法进尺后,将套管提出水面,发现钻头已然是伤痕累累。不出所料,我们到底了,巨大的砾石赫然现于我们面前。至此,B点取芯完成。我们不辱使命,以敬业的精神,专业的态度出色地完成了任务。返回岸边的路上,他笑得像个十二岁的孩子。

    20181112日,经过8天的连续鏖战,我们顺利完成Satpara Lake的湖芯钻探工作。共计获得两组平行样品,湖芯长约4米,沉积物序列完整,钻探作业确认到底(底部见砂石,砾石,确认打到基岩),采样过程及样品信息均已详细记录于原始记录表。我们马不停蹄的着手拆卸平台,整理样品,清点仪器,统计部件损耗,并第一时间向总指挥官金章东老师汇报取样成果。

  世界上最闲逸的雕刻室,在希腊的爱琴海,我在那里雕刻时光,世界上最旖旎的舞台,在圣多里尼的海蓝屋顶,我在那里演绎回忆。不是每一次取芯都是成功的,但我们是别具一格的专业湖芯钻探队。 

  后记 

  非常感谢中科院青藏高原研究所徐柏青老师及团队对此次冰川大科考工作的大力支持与帮助。良好的沟通与协作是顺利完成此次钻探工作的重要前提,钻探工作的顺利完成将有助于我们进一步认识和了解湖泊的形成与演化、区域构造运动、沉积物的源汇过程及冰川波动(融解与补给),对地质灾害预警及防治、古气候的重建、全球气候变化等相关领域的研究具有深远意义,为冰川大科考提供第一手资料。此外,巴基斯坦一直以来都是中国的友好邻邦,巴铁兄弟也一如既往的对中国人肝胆相照。我们对巴铁在此次科考过程中所表现出的积极性高度赞赏。虽然此次组团出国科考过程中还存在些许不尽如人意的地方,但我们一定会积累经验,不断提升自我。相信我们以后会做的更好,因为在极端条件下保持极高的工作效率和工作激情始终是我们永远坚持的卓越品质。 

  最后祝愿冰川大科考项目硕果累累,成绩骄人。 

 

科学顾问:金章东

撰文:李良波

摄影:陈晨 李良波 徐阳

 


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