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地球物理野外实习日志 | 在实践中成长

师生们在途中的合影


2023年8月1日-8月10日,来自南方科技大学的25位同学,在地球与空间科学系杨迪琨、李波老师和4位助教的带领下,前往云南昆明、大理、丽江开展了为期10天的地球物理野外实习课程。伴随着一路如画的风光,在感叹大自然的鬼斧神工和祖国山河如此多娇的同时,同学们亦领略了地球物理学专业的魅力。在理论联系实践的过程中,同学们的地球物理野外工作技能得到了锤炼,也认识到野外工作在地球物理学的学习和科学研究中所占据的重要地位。这段精彩纷呈的实习之旅,同学们纷纷用跳跃的文字记录了沿途的所学、所获、所感,亦将化作一段美好的记忆载入青春。



八月二日 初识


今天,实习活动在美丽的春城昆明正式开始,团队一行有幸来到云南省地震局,并得到了省局工作人员的热情接待。在省局工作人员的带领下,实习团队一行先后参观了云南省地震局展馆和云南地震灾害应急指挥中心。对不少同学来说,省局的参观是其与地球物理学、地震学第一次近距离的接触。随后,实习团乘车前往大理,暂别昆明的风轻云淡,遇见大理的山高水长。


大理美景


杜欣远

在西双版纳来昆明的路上,恰在4.4级地震时途经曲靖,所幸震感不强,并无大碍。眼前一幕幕浮现出10年的青海,08年的汶川,76年的唐山,地动山摇,人力所不能抗耳。渺小而飘摇的生命之火,在大自然的愤怒前骤然寂灭,只剩下恸哭和阵痛,汇成一曲低低的哀歌。地震-这一自古以来对人类生存威胁极大的灾害,至今仍有很多谜题等待人们解开。

在展馆中,我们见识了历史上各个大地震给人类带来的灾难,感叹于人类在大自然灾害前的渺小。但在地震局的老师介绍中,我们又了解了地震预报,即在地震发生前,较为精确的预测了地震的区域和震级等信息,可以极大程度的降低地震发生时造成的人员伤亡和财产损失。中国历史上比较有名的地震预测成功案例是1975年的海城地震,也是我国历史上唯一一次提前一个月预知地震,让数十万人幸免于难。灾害面前,人的生命如烛火一般飘摇脆弱,但人类文明的坚强意志又会使生命似野火熄而复燃,燃成血与泪孕育的燎原烈焰。敬佩那些用一生与人力所不能及的自然威胁抗争的勇敢者,用无数次的推演和预案,向每一个可能发生的重大灾难宣战。印象极深的是指挥室里巨幅的坡度图、断层图,描绘了川滇地区主要断裂带的各种性质,这些断裂带,即是构造活动活跃的地区,也是地震的高发区。要获得这些断层的走向、倾向、断至层位、断距大小等性质,地质工作者需亲自到野外走过才知道。正因为自己之前有了一个月的野外勘探经历,才明白地质学家跋山涉水勾勒描绘地质图样的不易,其中的艰辛、各种滋味也只有出野外的人自己才能体会。


当然我爱极了地层是本书的这个比喻,那些地球演化的漫长历程,地球气候环境的变迁,生物种类的演变……过去的一切一切都在地层上写尽了,地球就像一本厚厚的史书,等待人们去探索。地震在是一种灾害之余,对于地震学家有更深刻的意义,亦是研究地球这部史书的重要手段。一次地震的发生就像对地球内部结构的一次CT扫描,像伽利津说的一样,“可以把一次地震比作一盏灯,它点燃的时间很短,却为我们照亮了地球内部,使我们知道在地球内部发生了什么”。但印象最深是里克特,向天灾叩问知识,迎着天摇地动的灾边求索,“如果我的房子开始摇晃起来,我意识到地震发生了,我将走过去,但不是跑,走向离我最近的那个地震仪。”



同学们在地震局参观、合影



八月三日 遇见


顺着洱海旁的公路一路向北,到达洱源后再沿着苍山脚一路前行,最后经历一段九曲十八弯的盘山公路后,实习团到达本次短周期地震台布设场地。团队成员分成若干小组,在听完老师的讲解后各自奔向自己的点位,完成台站的布设。在这里,实习团队遇见洱海,遇见苍山。山高、水长、路弥,但一切都阻挡不了我们倾听地球脉动的声音。


         苍山合影


    同学们开始布设台站



杨璐祯

今天我们前往洱源进行了短周期地震仪的布设工作。沿着蜿蜒的盘山公路一路前行,到达洱源试验场。李波老师为我们详细地介绍和演示了布设一台地震仪的完整流程和注意事项。同学们两人一组分成12个小队,用奥维地图寻找和记录台站点位,完成了12台短周期地震仪的布设工作。这是本次野外实习中第一次真正在野外工作,同学们都体现出了高昂的情绪,积极认真地完成小组任务。野外实践过程中老师提到了许多令我印象深刻的点,其中有严谨的操作细节,例如在掩埋仪器时要分几次填土,填一层就要先把土夯实再接着埋;也有有趣的经历分享,像之前有一次老师们布设了地震仪,等回收时发现台位上方已经盖起了房屋。我从野外工作中收获了经验与快乐,更加敬畏科学,想亲近科学。期待看到我们亲手布设的台站收集到的信号的那一刻。


杨敬毅

在恬静的洱海旁休息一晚过后,实习小队便踏上行程赶往洱源进行被动源地震台的布设。刚刚踏出酒店的时候小雨刚歇,伴着清风带来些许寒意,但在大巴车开动之后,阳光便破云而出,衬得洱海愈发圣洁。上午路程较远,但大家都被一路上的景色吸引了目光,便未曾感到疲乏。很快到了正午时分,与目的地愈发离得近了,大巴车也开上了盘山公路,绕着苍山盘旋而上,当高程定格在2400m左右时,我们顺利抵达了目的地。大家并未太多停歇,快速分完小组及实验仪器后,便认真听李波老师对于实验开展的讲解。本次的地震台布设实验操作并不复杂,首先各小组需要根据地图中标记点找到实际对应位置,选择合适区域挖仪器坑,接着将地震仪放入坑中固定,在完成指北、调平等操作后回填土壤,最后拍照记录位置即完成。我们组的点位相对较远,但在地图的指引下还是很快找到,可在挖土坑的时候却不太顺利,只几铲下去便碰到了石块,无法达到合适深度。无奈之下,我们在附近再次选点尝试,这次就较为顺利,一会就完成了布设。今天的实习让我感受到了野外工作者的不易,地震台深埋地下,许多意外情况都会使回收工作无法开展,例如被居民圈地,或者遇到滑坡等地质灾害被覆盖。另外收集到的信息也并非都能使用,周围环境嘈杂的时候会存在许多噪声信息。今天亲自体验之后,我愈发对地空系这些户外作业的老师同学感到佩服。




八月四日 倾听


下关风、上关花、苍山雪、洱海月,大理的美景如梦如幻,醉人醉心。在与大理短别之前,实习团队一行参观了中国地震科学实验场大理中心,在金明培老师精彩的讲解下,大家对地震预报研究有了全新的认识,对于如何倾听地球的声音、如何解读这些声音也有了更全面的理解。随后,实习团队驱车前往海拔三千多米的丽江天文台进行参观,此地气候适宜,视宁度条件好,是架设天文望远镜倾听浩瀚宇宙声音的绝佳位置。经过一天的参观学习,同学们真正的领略到了什么是脚踏实地,仰望星空!



同学们在中国科学试验场参观

杜杨轩

今天是一场大地深处与浩瀚宇宙的邂逅。

酒店早餐过后,实习团队一行在滇西地震预报实验场副主任的带领下参观了实验场的实验室、深井和科普展厅。从人工山上泉眼取水到钻深井布设感应设备,从手摇烟熏地震仪到数字化、结合人工智能的全自动高速地震数据记录、处理、预报系统,我了解了地震预报研究工作常用的方法,领略了中国地震预报领域的发展历程,以及几代人无数研究人员(包括副主任本人)在人类应对地震这一天灾所做出的不懈奋斗。


下午我们告别了大理和洱海的风光,前往海拔高达3100米的丽江天文台进行参观。尽管天文台海拔高、空气稀薄、气温低,还下着蒙蒙细雨,但同学们的热情丝毫没有衰减。在室内简单了解丽江天文台进行天文观测的绝佳区位条件后,我们步入了山顶的大口径光学望远镜站内近距离参观,大饱眼福。工作人员自豪地介绍这台大宝贝之余,也提到了国内天文观测设备受技术与生产工艺的限制,在很多方面也落后于国际先进水平,对我们这些后辈站在前人的肩膀上将中国、将全人类在无垠深空中的探索视线放得更远提出了真切期待。

师生在丽江天文台的合影

王鹏

早晨,在清新的空气里,我们一起来到中国地震科学实验场大理中心,参观了滇西地震预报实验场,并聆听了金明培老师一场别开生动的报告。金老师向我们介绍了关于地震预报的发展历程,仪器设备,科研成果等。通过金老师诙谐幽默而又十分专业的讲解,让我们对地震预报有了一个宏观的认识,激起了对地震预报的兴趣。对我们来说,这不仅是一场专业学习,还是一位长者向我们讲述他了解的一些关于地震预报的趣事,这使我们了解了地震预报的重要性与趣味性。

转入下午,伴随着绵绵的小雨,我们来到了海拔3200多米的丽江天文台。由脚踏“实”地来到仰望星空,在天文台我们与酷炫的天文望远镜来了一场近距离的邂逅。

师生在中国科学试验场前合影

杜欣远——动心忍性希前哲

夜宿滇西地震实验场旁的酒店,开窗即望洱海,浪花似母亲温柔的手掌,轻抚着湖岸,悠长延绵的潮声一声续接一声。翌日清晨,伴随着洱海悠扬的潮声,金总工以父母谈起孩子的口吻为我们讲述滇西实验场的前世今生。他描述那个贫瘠落后年代里地震发生时地动山摇、山崩地裂的恐怖景象,一场接一场的灾变,像大自然的愤怒,像山河的呼喝。海城不可复制的奇迹给全世界带来应对地震灾难的希望,汇总的预报经验也为全世界的地震预报研究工作发展奠定了基础。但地震的到来,存在很多未知的因素,因为地球板块之间的运动过于复杂,超过了人类目前认知的信息,即便是现在最先进的,最高精度的测震仪,也只能提几秒预测地震的到来,因此紧随其后的唐山地震浩劫未能复制海城的成功。他说,那时候我们只靠自己的力量去救援。他给我们展示了日本当年记录的唐山地震地震波波形,那么大的振幅,这就是唐山。

当然我总是会被老一辈学者的风骨气度所折服。金老师讲起的那位在成功预测地震震前与世长辞的老院士,如果他还活着,能给我们更好的解释一些地震预测理论。他讲李四光,石油勘探的行家把后半生都献给了地震学,以及“他做了很多错事,斗了很多人,可我们还是怀念他,感激他”。在陈列展厅,金老师给我们展示了那些老的地震测量设备,庞大的机械结构,沉甸甸的重锤,至少要两个成年男性才可能抬动,他说,“这只是地震波的一个方向的分量,你可以算算完整的三个方向的一台设备要多少人力”,校准时间用的石英钟“差一秒都不行”,地震预报就是和自然灾害抢时间。回想起昨天(3号)自己刚在野外布过面状台阵,短周期地震仪那么小一个,不比装了水的杯子沉多少,一个人很轻松就拎上山了。感叹于时代进步和科技发展为地震研究工作带来的便利之余,也深深感受到了老一辈地震学家的不易。现在大多设备都电子化,都是用计算机跑计算,用前三秒的震相数据进行地震速报,计算震源机制解,七分钟出结果。用于计算的地震台站数据越多,地震速报的精度也会越高,随着人工智能科技的发展,该项技术已经逐步引入到p波s波等地震波震相识别领域,“300多个台站的三分量地震数据,有AI辅助震相识别的速度会好很多,但现在AI精度不够,地震的分析还是以人工为主”。而唐山地震时,没有这么先进的地震仪,也没有这么先进的地震分析系统,只能靠人力去量,量完了算,他说当年算出地震精确位置需要一个半小时出结果。一个半小时到七分钟,这就是从天崩地裂的灾变中抢下的时间,够挽救多少人的生命。印象最深的是金老师展示给我们看的九十年代的地震记录,他在台站一守守半年,用煤油灯手工一寸寸熏黑的记录图纸,“把曹操熏成张飞脸”,稍有不慎有蚊虫飞过,纸上落一个白点,整张图就废了,白干。每隔一段时间就要移一下纸筒,地震来了旧图纸过松香,刚画完的图纸熏煤油,新图纸还要移位置,手忙脚乱,“现在终于不用这么忙了”。

参观还看了实验场钻的深井,地震台网的实时数据,看过去和现在。金工问,你们明天还要出野外做地磁和主动源?我们说,是。金工说,好好干。想起老板给我和师姐讲,我只是领你们看山的人,最终山还是要靠你们自己去攀。

对党忠诚,纪律严明,赴汤蹈火,竭诚为民。



途中美丽风景



八月五日 寻觅


野外的环境总是充满了未知,就像去实验场区的路如今已加了围挡,就像这绵延细雨不知何时是尽头。暗叹天公不做美,无边丝雨细如愁,原计划的实习任务已无法开展,不得不寻找一个新的实验场地。带队老师带领同学们体验了地球物理野外工作另一个项重要的工作环节——场地踏勘调查。实习团队踏上了漫漫寻点之路,几经寻觅之后,终于在玉龙雪山脚下的另一片空地上觅得合适场地,奈何细雨不断,实习团队只能到附近的白沙古镇休整,顺道领略了别样的自然风光。


玉龙雪山脚下合影



缪韵诗

今天实习中,我们一行驾车前往实验地点,意外地遇上了雨天。再等待雨停的过程中,实习团队一行驱车前往多个区域进行实验场地踏勘。时至正午,雨势一直未减,于是我们前往附近的白沙古镇休整。在古镇,我们品尝了美味的耗牛汉堡,享受了愉快的午餐。午饭过后,天公仍不作美,雨势越来越大,只能驱车返回驻地。尽管天气影响了实验,但在古镇的美食和风景中,我们仍然度过了愉快的时光。期待明天能有更好的天气,继续完成实习任务。

白沙古镇风景



八月六号 邂逅


清晨的丽江仍旧有些冷,伴随着阵阵细雨,在丽江地震监测中心短暂的参观过后,实习团队乘车前往丽江文海地磁台。沿着蜿蜒的盘山道一路向前,穿过层层云雾,当眼帘映入苍山叠翠,碧波荡漾的景象时,我们与文海湖来了一场美丽的邂逅。在这里,实习团队用大地电磁仪邂逅了天然电磁波,用探地雷达邂逅了人工源电磁波,用地震仪邂逅了人工源地震波。湖光山色映照实习团队忙碌的背影,配上绵绵细雨与远处若隐若现的玉龙雪山,勾勒出一副美不胜收的画卷。

在地震监测中心合影


在文海地磁台进行观测


赖海斌

今天我们来到玉龙雪山脚下的文海地磁观测站进行野外实习。我们共进行了三个实验:大地电磁法实验、探地雷达实验、主动源地震勘探实验。

我们首先在实验场地现场开展了大地电磁实验。大地电磁法利用地磁场的变化来推断地下介质的性质和分布。在这一次的实际操作中,我学会了磁棒和电极的埋设与连接,实习团队采集了一系列的测点磁场电场数据,通过分析数据,大地电磁法能推断出地下介质的电性结构,依次进一步推断地下介质的组成和结构,例如地质构造、矿体及其他地下特征。

其次,我们开展了主动源地震观测实验。在布设好线状的地震勘测仪器后,小组成员在多个不同的点位砸下重锤,通过重锤产生的震动研究主动源地震波的传播规律。

我们还进行了探地雷达的野外实测,这种方法利用电磁波在地下介质中的传播和反射来探测地下物体。在实习中,我们小组使用GPR设备对混凝土路面底下结构进行了勘探。

除此之外,我们参观了地磁台中的磁力仪、经纬仪等观测设备,让我们也了解了地磁学在地震研究中的一些应用。

通过今天的野外实习与现场参观,我们加深了地震学与大地电磁学的理解,学习了地球物理研究中的经典方法,对地震学的实际工作有了进一步的了解。野外实习对我们的体力是一项考验,这一天的实习在老师的帮助与同学们的齐心协力下圆满完成。

同学们在文海地磁台进行参观

白晨熹

一早,大部队来到了丽江地震监测中心进行参观学习,之后便来到了文海地磁台。由于天公不作美,近日始终阴雨连连,原定于昨天进行的大地电磁法观测实验挪至了今日。为了避雨,我们将电脑、各种仪器搬到了小亭子内,并以此为基准有序地开始布置仪器。由于雨天诸多不便,我们放弃了竖直方向的磁棒,只布置水平两个正交方向上的电极和磁棒。挖坑、倒盐水、填土、接线……同学们分工明确,实验进行得如火如荼。

布置好仪器,又经历了漫长地“debug”式的调试后我们离开小亭子,来到一旁的水泥小道旁开始主动源地震观测和探地雷达法观测实验。插检波器、布线、抡锤、拉天线……大家忙碌的身影中穿插着各式的雨伞雨衣,可谓是尝够了野外实习的不易。

实验间隙我们还参观了这座小小地磁台。这里布置了不少磁力仪、应变仪等精密仪器,为了减少干扰,监测台内很少有人活动,可以说我们的到来给这里带来了烟火气的同时,也带来了误差。同时我们也应该向这些甘于寂寞,只求真理的科研人员们致敬。

杜欣远

在江西勘探一月有余,几乎将整颗心都留在了野外,因此来云南实习,最期待的也是出野外。学校里只是有人把山遥遥地指给你,路究竟该怎样走,还要靠自己去攀。当然同江西在荒郊野岭奔波跋涉的勘探不同,云南地球物理实习去了文海地磁台,我们就在玉龙雪山呼出的云雾间埋电极,埋磁棒,接线。之前跟杨老师在野外是扛着GEM-2进行探测,这次用的是探地雷达。相比GEM-2连手机都能受到干扰,一开机所有人都得远离五米,探地雷达抗干扰能力较强,但由于使用时候需要天线几乎贴着地面拉,对地形要求比较高,如果是复杂地形,探测难度将会加大。对面波法之前也只是见过做好的数据,这次虽然是做的折射波,可好歹算是自己亲手摸了设备。因为颇喜爱抡锤子的差事,所以极有仪式感地抡了第一锤,一锤锤砸上垫板,一下下细不可感的震颤,像给地层做了一次CT。当然那天的雨来得骤然,雨下起来第一反应不是打伞,而是“设备怎么办”,这几乎是所有出野外的人共通的经验。雨花一颗颗在地面迸开,雨中也绽开一把把鲜亮的伞,我们恰赶在雨势变大前结束了实验,有些狼狈地收着设备往回跑,而一场雨下过后,就该是个顶好的大晴天。



同学们开始亲自进行观测



八月七日 重逢


挥别丽江的风,挥别丽江的雨,挥别丽江的山与水,实习团队踏上返回大理的旅途。沿着熟悉的路,每个人带着不同的收获、不同的心境来到几天前埋置地震仪的位置。当最后一台地震仪出土后,实习团队与短周期地震仪完美重逢,这也意味着所有野外任务到此结束。当大巴车再次行驶在洱海边的公路上时,我们又重逢了大理的苍山、大理的洱海、大理的风、大理的云,一切还似离开的模样,一切又好像都不一样……伴着天边的彩虹,大巴车缓缓驶入酒店,一段结束,一段开始。


同学们在苍山回收站台

文雅婷                        

这一天,我们的主要任务是回收流动地震台站及写电磁报告。

随记忆到达台站点位附近时,最显眼的是当初我为标记仪器位置附带挖的小标识坑。在雨水的积攒下,原本悄然隐于周围崎岖不平土面的标识坑此刻已华丽变身为一汪水泊,犹如丑小鸭化白天鹅,恰似魔豆成通天藤。原备环境的管道和放置的野草无语立斜雨;此情深处,红袋为无色。切身体会方知每个步骤、每个选择都蕴含前人经验智慧。

至于夜晚报告压头前老师对各要点的讲解,则恰似旱地求雨三载终反被龙门大水淹。知识的洪流平等地让在场所有人呛了口水,随后是漫长的漂浮求生。口干试舀一瓢饮愕然发现是浓度极高的海水,只能借助周围人伸来的一桨勉强划向彼岸。

看似平淡无奇的一天,细品则带着几分意想不到的趣味。阴差阳错或信手拈来,这天仍在大家心中留下了不可磨灭的印记。



老师们在处理数据,指导同学们撰写报告



八月八日 揭秘


一份耕耘、一分收获,埋到地下的地震仪,究竟收获了怎样的声音?在老师和助教的帮助下,同学们一步一步揭开了地震仪记录信号的神秘面纱,将一个又一个的神秘之音解读出来。


老师们在指导同学们撰写实验报告

冯佳敏

清风如许,洱海湖畔传来的阵阵微风拂散了我们的睡意。早餐过后,大家手提电脑前往会议室,聆听李波、曾宪伟老师对此次地球物理实习地震报告的指导,这也是老师给我们最后一份宝贵的知识财富,即将为此次实习画上圆满的句号。

入座,讲授。李波老师洪亮的声音牢牢抓住我们的注意,专注、认真,我们唯恐错过哪怕一丝一毫的极具吸引力的地震知识。被动源的沉稳,主动源的力量,我们在李波老师的讲述中有了更深的感触。随即是曾宪伟学长对制图的讲述,严谨、细致,担心我们对matlab软件不够熟悉,学长从“最初”至“最终”,细致入微地向我们讲解,我们也因此收获满满。

晚饭前实习团队一行来到山间平台拍摄合照。晚风带来些许凉意,但是在这样和谐融洽的氛围中,每个人都洋溢着温暖。杨迪琨老师慵懒地躺在躺椅上,大伙见状,蜂拥而上,抬起躺椅,笑声挤占了平台,躺在上面的杨老师嘴角也泛着幸福的笑。




八月九日 尾声


一程山水,一段故事,一段时光,一程经历,一群人,一件事,一份回忆。


刘世权

经过昨晚一顿难忘的散伙饭后,我们于早上九点收拾好了行李在酒店大堂集合。今日是云卷云舒,微风不燥的一天,是来自大理的告别。最后看了一眼洱海,在心中向它告别。我想每一束风每一粒沙每一朵云都会记得我们来过,这里有我们存在过的烙印,有我们留下的痕迹。它们都是我们身体里的一部分,在不知不觉中赠予了野外实习额外的意义。大概六个小时后我们又回到了昆明,各自登记入住以后是自由活动的时间,部分同学留在房间里继续地震报告的撰写,完成的同学们选择将自己此次在云南最后的时间交付给昆明的花,滇池的水和大观楼的风。西南联大师生们曾经驻留的春城,有太多值得观赏和迷恋的地方。


最后的合影





图文:地球物理野外实习小分队

排版: 唐乐陶 张紫燕

审核:杨迪琨 李波 严晨



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