PDF《东南极冰盖 Dome A 的内部等时层结构》

20 km 的尺度上, Dome A 中心区域可清晰识别的连续内部 等时层大多出现在冰下 500~1500 m 的深度上, 和小 于1km 的水平尺度上. Dome A 中心 200~450 m(对应 高程: 3700~3950 m)深度上的浅内部等时线(图3(c)), 其回波信号峰值位于 A2 的附近(图2), 垂向上呈现致 密、平坦特征, 这与其受冰盖表面和冰岩界面地形影 响较小有关. 在500~1000 m 深度以下, Dome A 内部 等时层存在一系列对应相对较高回波峰值的 粗 内 部等时层, 称为 亮层 . 相邻亮层垂直间距在 50~100 m 之间. 由于相邻亮层间回波信号较大峰值间的局 部小峰值差异很小, 导致其对应的两条等时线之间 的其他层难以区分(图3(c), (d)和(e)). 而亮层由于受 冰体运动和冰下地形的影响, 容易产生不同程度的 形态变化. 内部等时线分布与冰下地形密切相关, 但并不 与其严格一致(如图 3(b)). 这与 Dome A 冰下冰体流 动在山脉附近可能发生的转向有关, Robin 等[18] 指出 不规则的冰体流动能引起内部等时线的扰动. 为了 讨论冰下地形与内部等时线的关系, 定义冰下地形 波长如下: 将冰下地形的水平起伏变化看成一个波, 频率出现高的起伏周期称为波长, 此波长可由雷达 图像目测直接估计. 将冰盖断面冰下地形波长分为

3 类: 大于

20 km(长波), 10~20 km 和小于

10 km(短 唐学远等: 东南极冰盖 Dome A 的内部等时层结构

4 图3(a) Dome A 冰盖内部等时层和冰岩界面;

(b) Dome A 区域冰盖内部等时层与冰下基岩雷达图像, A, B 和C为不同冰下基岩波长产生的

3 种内部等时层 特征区, A 对应于冰下地形波长大于冰厚, B 对应 于波长与冰厚相当, C 对应于单个山峰, D 为昆仑 站, E 为Dome A, F 和N为雷达断面上

2 个冰厚局 部较厚的地点;

(c), (d)和(e)分别为 Dome A 中心区 域三角形网格测线(图1)0~500 m(对应高程近似: 3600~4100 m), 500~1000 m(对应高程: 3100~3600 m)和1000~2000 m(对应高程: 2100~3100 m)的内 部等时层分布特征 中国科学: 地球科学

2010 年第40 卷第9期5波)[19] . 研究表明, 当冰下地形波长小于或与冰厚相 当时, 等时线 覆盖 冰下地形, 如图 3(b)B 区域所示, 波长(约5km)与冰厚(约3km)相当, 内部等时层起伏 很小, 与冰下山脉形态一致;

在长波段上, 如图 3(b)A 区域, 冰下地形波长在 15~25 km, 大于其冰厚 (2~3 km), 等时层出现褶皱, 近似平行于冰下地形;

在出现单个或两个与其周围存在巨大高程落差的山 峰附近, 冰下地形变化较极端时(如C区域), 等时层 会受到冰体运动剧烈扰动, 形成不规则的空间分布. Hindmarsh 等[20] 通过数值模拟表明, 内部等时线结构 与冰下地形起伏的相关性可由冰盖内部剪切力梯度 在水平方向的变化来解释, 并且在一定程度上内部 等时层追踪了冰流线的轨迹. 图3(b)显示在 Dome A(E 点), 昆仑站(D 点)和冰厚超过

3000 m 的F点处 在类似 A 区域的长波波段上. 在冰盖浅层(0~500 m) 内部等时层局部出现向斜层(syncline) 和背斜层(anticline), 总体平坦, 在500 m 以下等时线近似平行 于冰下地形, 局部出现褶皱. 在1500 m 以下, 没有发 现连续的等时线. 通常, 在积累率增加的局部, 等时 线会呈现向上突出的背斜层;

在积累率相对减少的 局部, 内部等时线出现向下弯曲的向斜层. 由于 Dome A 是一个典型的冰穹, 理论上内部冰体水平流 速可被忽略, Zhang 等[6] 通过 GPS 也观测到近表面流 速接近 0. 这为下一步依据内部等时层, 基于冰厚、 年代和底部融化, 利用定年模式估计古积累率分布 奠定了基础. 内部等时层间距通常在空间尺度上并不一致, 层之间的垂向间距在 10~20 μs 之间, 相应于