冰芯

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物质介绍

冰芯冰芯是大块冰内部的较深处，来自大块冰的内部，十分稀有。

首先，谈谈怎样获取冰龄的资料。南极大陆冰盖是由积雪本身的重量长年挤压而成，称作重力冰。在南极地区，由于气温低，积雪不融化，每年的积雪形成一层层沉积物，年覆一年，从底部至上逐渐形成一层层的冰层，越向上年代越新。冬季气温低，雪粒细而紧密；夏季气温高，雪粒粗而疏松；冬夏季积雪形成的冰层之间具有显著的层理结构差异，宛如树干的年轮一样，用直观的方法只可辨认约90米厚的冰层，代表近500年的冰沉积。

原则上，可以根据各年冰层厚度来确定当年降水量。其条件是，必须选取风速很小地区的冰岩芯资料才能排除风吹雪的影响，如在南极内陆区域，由于风速小，冰芯资料最理想。

主要作用

冰芯南极冰芯直接记录着远古时代的大气组成，蕴藏着珍贵的古气候和古环境信息，找到年代久远的冰芯，对于重建地球的历史演化以及预测全球气候和环境的演变意义重大。不同深度的冰层中，其物质成分可反映出不同年代的气候信息，钻取深冰芯对研究地球气候演变具有重要意义。

比如说，冰芯里面可能囚禁有几万年前的空气，科学家们或者气候学家们可以通过一定手段，把这些空气提取出，并研究其成分，从而得到一些关于古代大气的信息，或者古代气候的信息，通过年代排序，预测未来气候变化走向。^[1]

另外还可以分析这些冰芯的组成物质，如水和所含矿物，加以分析，推测地下冰层或冰川底层的某些信息。而且还便于研究地质、气候的变化。

提取目的

冰芯研究冰川学家在研究南极大陆冰盖的年龄及其形成的历史过程时，发现从冰川的冰芯样品中，不仅能测定冰川的年龄及其形成过程，还可以得到相应历史年代的气温和降水资料，以及相应年代的二氧化碳等大气化学成分含量，从而开辟了恢复古气候和古环境的新的道路。

记载表明，从南极大陆冰盖获取的冰岩芯样品，已超过2000米，获得100万年以前的古气候和古环境资料。中国在2009年提出冰芯计划，已经在南极钻了一个全世界最深的冰芯，令全世界科学界轰动。

提取方法

冰芯首先，实际测定一组现代南极冰盖上某点的气温以及相应时间降雪中δ18O的值，得到南极地区气温与δ18O值关系的回归方程；之后，把过去某一年冰层中δ18O值与上述曲线比较，即可知道当年的气温。

从冰岩芯样品中还可分析其他各种元素成分的历史资料，如硫，砷，氟，钾……这些都是研究环境变化的重要依据。同钻取冰岩芯样品分析古气候和古环境资料的思路一样，从南极地区的湖底沉积中钻取岩芯，也可得到古气候和古环境的历史资料。

钻取发展

首次钻取

冰芯钻取方法2009年1月21日上午，中国深冰芯钻机在中国南极昆仑站安装完成后进行第一钻的试钻探，成功钻取一支长达3.83米的冰芯，意味着中国深冰芯科学钻探工程取得了关键性突破。

2009年1月21日上午10时（北京时间13时），中国深冰芯钻机第一钻试钻探正式启动。随着深冰芯钻塔架缓缓竖起，司钻队员熟练地操作着控制器，把深冰芯钻机送入深冰芯钻探先导孔。由于反扭装置的松紧度需要反复调整才能达到最佳状态，队员们进行了几次调试，但钻机仍没有达到理想状态。随后队员又不断完善孔底参数，反复微调，钻机最终达到了理想钻进状态。

11时30分，根据深冰芯钻机系统的控制器显示，钻机第一回次的钻进深度已经达到单次钻进极限深度，完全符合深冰芯钻机设计的最大取芯要求。随着深冰芯钻探项目现场负责人史贵涛的一声令下，司钻队员果断提钻，钻机被徐徐提起，钻塔被慢慢放平，队员小心翼翼地将冰芯取出，一支长达3.83米的完整冰芯呈现在大家面前。随后队员们一鼓作气，又接连进行了两个回次的钻探，分别取出长达3.57米和3.59米的完整深冰芯。

在南极昆仑站钻取地下约3200米处的深冰芯，开展100万年时间尺度内的全球变化研究是南极昆仑站考察的一项重要科研目标。通过钻取和研究穿透冰盖的冰芯，重建地球系统百万年时间气候变化序列，阐明地球气候变化的机制，揭示冰盖底部性状及其底床的基本性质。

冰芯出处同时，通过冰芯样品可以研究气候变化过程地球生物界的影响，也有可能发现地球历史上曾经出现的生命以及生态系统。

冰芯科学钻探是地球科学的前沿，是地学界举世公认的深化冰盖科学研究，也是探究过去全球变化和未来气候环境变化理论、解决人类可持续发展的必由之路。“中国在昆仑站成功钻取深冰芯是一个标志性成果，标志着我们实现了深冰芯钻探工程零的突破，也为加强冰盖科学研究提供了重要机遇。”钻取冰芯的位置将是未来获取更深冰芯的钻口。