南极蓝冰是一种形成于冰盖深部的古老、致密、低气泡含量的冰川冰，其不会自然暴露于地表。通常，冰川在流动过程中遇到基岩障碍物（如山脊），底部的古老冰层会被向上挤压、逆冲到表面。 在特定的区域（如南极干谷或强风区），地表较新的积雪和粒雪层被强烈的下降风（下降风）持续吹蚀，或者经历极低限度的升华消融，逐渐剥去表层，最终暴露出深埋的古老、致密的冰川冰层。南极冰雪看起来一般都呈现白色，是因为光线在充满微小气泡和晶界的冰/雪中发生了无数次散射，所有波长的光都被反射回来，混合成白色。而蓝冰则不同，其大部分气泡已被排除或溶解；冰晶大而纯净，晶界减少，冰体更均匀。当光线进入这种致密、纯净的冰层时，红光被吸收： 纯净的冰对可见光谱中的红光（较长波长）吸收最强。蓝光（较短波长） 在冰晶结构中被分子散射，并且能穿透得更深或透射出来。蓝冰不仅是冰川学和古气候学的重要研究对象，还因其高强度特征而具有广泛的应用潜质。

近日，中国极地研究中心（中国极地研究所）（简称“极地中心”）冰雪所极地多圈层团队联合太原理工大学土木工程学院等单位，在工程技术领域期刊《Construction and Building Materials》（中科院分区一区TOP）上发表了一项研究，系统揭示了温度和加载速率对南极蓝冰拉伸、压缩和剪切强度的影响。

研究团队使用在东南极伊丽莎白公主地采集的蓝冰样本，在-5 °C至-40 °C的温度范围和3.0×10⁻⁵ s⁻¹至2.0×10⁻⁴ s⁻¹的应变速率下，结合先进样本制备和加载技术采用劈裂拉伸、单轴压缩和受限单侧剪切等测试方法，开展了一系列拉伸、压缩和剪切实验。研究发现：1.蓝冰的拉伸、压缩和剪切强度随着温度降低而增强，但在极低温度下趋于稳定；2.蓝冰的拉伸、压缩和剪切强度均随应变速率增加先上升后下降，存在一个峰值速率，且低速率下，蓝冰表现为塑性破坏；高速率下则转为脆性破坏，反映出其从延性到脆性的转变；3.基于建立的预测强度数学模型，并通过Mohr-Coulomb准则分析发现，蓝冰的内摩擦角（约38°）不受温度和速率影响，而粘聚力随温度降低显著增加。

该研究不仅揭示了南极蓝冰的力学特性，还为南极冰盖稳定性分析、冰川动力学模拟及蓝冰在工程领域的实际应用等研究提供了理论依据和数据基础。论文第一作者为太原理工大学与极地中心联合培养博士研究生梁广，通讯作者为极地中心肖恩照副研究员。另外，太原理工大学董晓强教授，极地中心唐学远研究员，孙波研究员，胡彪助理工程师，博士研究生张紫东等人共同参与了该项研究。

本研究得到了国家自然科学基金（编号：42271137）、上海市2024年度“科技创新行动计划”（编号：24DZ3100501）等项目的共同资助。

[1] Guang Liang, Enzhao Xiao, Xiaoqiang Dong et al. Mechanical properties of antarctic blue ice: Effects of strain rate and temperature on strength parameters, Constr Build Mater, Volume 489, 2025, 142178, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.142178.

来源：中国极地研究中心（中国极地研究所）