大洋钻探:推动我国科学家深入研读“南海天书”

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新华社“决心”号2月8日电(记者 张建松)如果将地球的形成与演化比作一部“天书”,南海就是这部书中最精彩的篇章之一。为了从海底深处“查阅资料”,我国正在开展的“南海深部计划”与国际上的大洋钻探计划紧密结合,我国科学家共主导了三次南海大洋钻探。

国际大洋钻探是一个开放性的国际合作研究计划,各国科学家通过各自提出建议书的国际竞争,争取钻探航次。1998年,我国正式加入国际大洋钻探计划以后,同济大学汪品先院士提交的《东亚季风在南海的记录及其全球气候意义》建议书,很快争取到第一个南海钻探航次,即IODP184航次。1999年春,“决心”号大洋钻探船首次驶入南海,实现了我国深海科学钻探零的突破。

千万年来不断堆积在海底的沉积物,为科学家研读“南海天书”提供了最真实的“历史档案”。首次南海大洋钻探,目标就是取得深海沉积的连续记录,以研究气候系统尤其是东亚季风的演变历史及其原因。“决心”号在南海6个深水站位共钻了17口钻孔,从水深2000-3300米的海底钻入地下,最深的一口深入海底以下850米,取得高质量岩芯总计5500米,取芯率将近95%,超额完成任务。

为深入“研读”首次南海大洋钻探取的丰富“历史档案”,在科技部和国家自然科学基金委员会等部门的支持下,来自全国8个单位的科学家,在统一的计划下,共完成30余种实验项目、6万多次分析。“南海天书”的一些篇章渐渐呈现在科学家眼前。

例如,通过获取南海3200多万年来的深海沉积记录,首次“回眸”探讨了2000多万年以来气候周期性的演变;发现大洋碳循环的长周期,揭示了气候周期演变中热带驱动的作用;用深海记录中的多项指标获得了东亚季风演变历史,证明和南亚季风的演变有十分相似的阶段性;取得南海演变的沉积证据,证明海盆扩张初期已经有深海存在,最强烈的构造运动发生在渐新世晚期,到300多万年前,南海沉积环境才出现强烈的南北差异。

为了更加深入解读南海的“生命史”,2014年,我国科学家主持了第二次南海大洋钻探。“决心”号再次来到南海,执行IODP349航次任务。这次钻探,科学家的研究对象是南海海盆大洋岩石圈演化以及深水沉积环境变迁,钻探对象从沉积岩拓展到火成岩,研究目标从环境演变扩大到海盆成因。

“决心”号共完成5个站位的取芯,和2个站位的地球物理测井工作,钻探深度共4317米。其中,沉积岩取芯1524米、基底玄武岩取芯78米,获得最大井深1008米,首次获取了南海深海盆的沉积岩和大洋玄武岩岩芯记录。

通过深入“解读”这些来自南海海盆的珍贵样品,我国科学家已经绘制出南海的“生命地图”:南海东部次海盆“出生”于约3300万年前,“死亡”于约1500万年前;西南部海底“出生”于约2300万年前,“死亡”于约1600万年前。此 外还发现:南海在形成过程中有多期大规模火山喷发,南海深海盆有反复变化的沉积历史等。

目前,我国科学家主导的第三次南海大洋钻探再次拉开序幕。与前两次相比,这次钻探目标更深、难度更大,“决心”号两个航次均聚焦于南海扩张之前的大陆破裂,力争能钻到南海张裂前夕的基底岩石,从南海形成的最早源头研读“南海天书”。

我国科学家为何要如此执着地研读“南海天书”?

这是因为南海是我国的“母亲海”!

据中国科学院南海海洋研究所特聘研究员、第二次南海大洋钻探首席科学家林间教授介绍,大约在4000万-5000万年前,我国大部分地区还是干旱少雨的一片荒漠,东亚季风以及南海的形成,给这片大陆送来了丰沛的雨水,焕发了勃勃生机。作为地球上低纬度最大的边缘海,南海地处全球最高的珠穆朗玛峰和全球海洋最深的马里亚纳海沟之间,位于全球最大的海洋板块(太平洋板块)、全球最大的大陆板块(欧亚板块)以及菲律宾海板块等多板块汇聚之处。特殊的地理位置,使南海研究对气候变化、板块构造、地质灾害等研究都具有重大意义。

研读“南海天书”还对了解整个地球“生命史”都具有重要学术意义。太平洋是全球最大的海洋,东西两边却非常不对称。太平洋西部边缘有众多的边缘海,包括白令海、鄂霍次克海、日本海、东海、南海、苏禄海、塔斯曼海等,而太平洋东部的边缘海却较少。以南海为样本,解读这一重要而奇异的科学问题,可对研究地球的板块演化有重要意义。

此外,大洋中脊环地球海底65000多公里长,是海洋地壳与板块的“出生地”,也是地球上最长的火山链。如今的南海洋中脊已经死亡,而如今的太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋底的洋中脊,却大多数都是活的。与南海洋中脊进行对比研究,还可以读懂地球洋中脊的“生命故事”。

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责任编辑: 闫月

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