PDF《东南极冰盖 Dome A 的内部等时层结构》

中国科学: 地球科学

2010 年第40 卷第9期:

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scichina.com earth.scichina.com 引用格式: ??, et al. ???. Sci China Earth Sci, 2010, doi: ??? 《中国科学》杂志社 SCIENCE CHINA PRESS 论文东南极冰盖 Dome A 的内部等时层结构 唐学远 ①②* , 孙波 ② , 张占海 ②? , 张向培 ② , 崔祥斌 ② , 李鑫 ② ① 中国海洋大学海洋环境学院, 青岛 266100;

② 国家海洋局极地科学重点实验室, 中国极地研究中心, 上海

200136 * 联系人, E-mail: [email protected];

? 同等贡献, E-mail: [email protected] 收稿日期: 2009-05-22;

接受日期: 2010-03-01 国家自然科学基金(批准号: 40906101, 40476005)、科技支撑重点项目(编号: 2006BAB18B01)、中国极地战略研究基金(编号: 20070215)和 国际极地年中国行动计划(编号: IPY2008-P050400101)资助 摘要 Dome A 被认为是最有可能找到超过

100 万年深冰芯记录的理想钻探地点. 冰盖内部 的雷达等时层在深冰芯钻探选址和解释反演深冰芯包含的气候信息方面扮演重要角色. 通过 对中国第21次南极科学考察(CHINARE 21, 2004/05)期间获得的贯穿Dome A中心区域200 km 冰盖雷达断面数据的处理, 得到 Dome A 附近的等时层分布. 分析表明, 在冰盖浅层(0~500 m) 等时层总体平坦, 层间距小于

50 m, 局部出现向斜层(syncline)和背斜层(anticline). 在冰盖中、 深部(500~2000 m), 层间距增大为 50~100 m, 呈现为 亮层 . 当冰下地形波长与冰厚(3 km 左右)相当时, 内部等时线追踪并趋向平行于冰下地形, 局部有褶皱现象;

而当冰下地形波长(20 km 左右)大于冰厚时, 等时层不随冰下地形的起伏而起伏;

在冰下地形剧烈变化的单个或两 个山峰附近, 内部等时层被冰下地形强烈扰动. 在冰盖底部等时线存在缺失断裂等不连续现 象. 另外, 结合冰盖厚度数据, 找出了

3 个供选择构建预测冰芯钻探年代-深度关系的地点. 关键词 东南极冰盖 Dome A 雷达 内部等时层 深冰芯 Dome A 是南极冰盖关键起源地甘布尔采夫山脉 (Gamburtsev)中心的一个重要冰穹[1] , 被认为是可能 找到

150 万年冰芯记录的理想地点(http://www.pages. unibe.ch/ipics/), 成为极地冰芯研究的新焦点[2] . Dome A 深冰芯计划对于理解地球的环境变化具有重 要意义, 有助于理解: 1) 导致

150 万~120 万年前气候 轨道周期从

4 万年到

10 万年的转换原因[3] ;

2) Dome C 显示的间冰期序列在

45 万年前出现强烈变化的原 因. 目前研究显示, Dome A 具有地球表面最低的年 平均气温[4] , 极低的近期积累率[5] , 接近

0 的水平流 速[6] , 较平坦的冰盖表面[7] 和存在超过

3000 m 冰厚, 满足深冰芯钻探的必要条件[4] . 冰盖内部等时层是雷达反射信号显示的冰盖内 部可区分的层状结构, 主要由冰盖内部的冰密度、冰 体酸度和冰晶组构变化所形成[8] . 由于同一冰层代表 了某个历史时刻的冰盖表面, 因而称为 等时层 [9,10] . 分析内部等时层结构是深冰芯钻探选址的一个重要 步骤. 深冰芯钻探位置通常要选在内部等时层平坦、 光滑的冰穹附近, 以保证冰芯记录的深度-年代序列 连续完整[11,12] ;

内部等时层可将已有深冰芯钻孔与 潜在的深冰芯位置连接起来, 获取其深度-年代关系, 以便通过数值模式对深冰芯候选点进行断代和估计 唐学远等: 东南极冰盖 Dome A 的内部等时层结构