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大洋鉆探:推動我國科學家深入研讀“南海天書”

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新華社“決心”號2月8日電(記者 張建松)如果將地球的形成與演化比作一部“天書”,南海就是這部書中最精彩的篇章之一。為了從海底深處“查閱資料”,我國正在開展的“南海深部計劃”與國際上的大洋鉆探計劃緊密結合,我國科學家共主導了三次南海大洋鉆探。

國際大洋鉆探是一個開放性的國際合作研究計劃,各國科學家通過各自提出建議書的國際競爭,爭取鉆探航次。1998年,我國正式加入國際大洋鉆探計劃以后,同濟大學汪品先院士提交的《東亞季風在南海的記錄及其全球氣候意義》建議書,很快爭取到第一個南海鉆探航次,即IODP184航次。1999年春,“決心”號大洋鉆探船首次駛入南海,實現了我國深海科學鉆探零的突破。

千萬年來不斷堆積在海底的沉積物,為科學家研讀“南海天書”提供了最真實的“歷史檔案”。首次南海大洋鉆探,目標就是取得深海沉積的連續記錄,以研究氣候系統尤其是東亞季風的演變歷史及其原因。“決心”號在南海6個深水站位共鉆了17口鉆孔,從水深2000-3300米的海底鉆入地下,最深的一口深入海底以下850米,取得高質量巖芯總計5500米,取芯率將近95%,超額完成任務。

為深入“研讀”首次南海大洋鉆探取的豐富“歷史檔案”,在科技部和國家自然科學基金委員會等部門的支持下,來自全國8個單位的科學家,在統一的計劃下,共完成30余種實驗項目、6萬多次分析。“南海天書”的一些篇章漸漸呈現在科學家眼前。

例如,通過獲取南海3200多萬年來的深海沉積記錄,首次“回眸”探討了2000多萬年以來氣候周期性的演變;發現大洋碳循環的長周期,揭示了氣候周期演變中熱帶驅動的作用;用深海記錄中的多項指標獲得了東亞季風演變歷史,證明和南亞季風的演變有十分相似的階段性;取得南海演變的沉積證據,證明海盆擴張初期已經有深海存在,最強烈的構造運動發生在漸新世晚期,到300多萬年前,南海沉積環境才出現強烈的南北差異。

為了更加深入解讀南海的“生命史”,2014年,我國科學家主持了第二次南海大洋鉆探。“決心”號再次來到南海,執行IODP349航次任務。這次鉆探,科學家的研究對象是南海海盆大洋巖石圈演化以及深水沉積環境變遷,鉆探對象從沉積巖拓展到火成巖,研究目標從環境演變擴大到海盆成因。

“決心”號共完成5個站位的取芯,和2個站位的地球物理測井工作,鉆探深度共4317米。其中,沉積巖取芯1524米、基底玄武巖取芯78米,獲得最大井深1008米,首次獲取了南海深海盆的沉積巖和大洋玄武巖巖芯記錄。

通過深入“解讀”這些來自南海海盆的珍貴樣品,我國科學家已經繪制出南海的“生命地圖”:南海東部次海盆“出生”于約3300萬年前,“死亡”于約1500萬年前;西南部海底“出生”于約2300萬年前,“死亡”于約1600萬年前。此 外還發現:南海在形成過程中有多期大規模火山噴發,南海深海盆有反復變化的沉積歷史等。

目前,我國科學家主導的第三次南海大洋鉆探再次拉開序幕。與前兩次相比,這次鉆探目標更深、難度更大,“決心”號兩個航次均聚焦于南海擴張之前的大陸破裂,力爭能鉆到南海張裂前夕的基底巖石,從南海形成的最早源頭研讀“南海天書”。

我國科學家為何要如此執著地研讀“南海天書”?

這是因為南海是我國的“母親海”!

據中國科學院南海海洋研究所特聘研究員、第二次南海大洋鉆探首席科學家林間教授介紹,大約在4000萬-5000萬年前,我國大部分地區還是干旱少雨的一片荒漠,東亞季風以及南海的形成,給這片大陸送來了豐沛的雨水,煥發了勃勃生機。作為地球上低緯度最大的邊緣海,南海地處全球最高的珠穆朗瑪峰和全球海洋最深的馬里亞納海溝之間,位于全球最大的海洋板塊(太平洋板塊)、全球最大的大陸板塊(歐亞板塊)以及菲律賓海板塊等多板塊匯聚之處。特殊的地理位置,使南海研究對氣候變化、板塊構造、地質災害等研究都具有重大意義。

研讀“南海天書”還對了解整個地球“生命史”都具有重要學術意義。太平洋是全球最大的海洋,東西兩邊卻非常不對稱。太平洋西部邊緣有眾多的邊緣海,包括白令海、鄂霍次克海、日本海、東海、南海、蘇祿海、塔斯曼海等,而太平洋東部的邊緣海卻較少。以南海為樣本,解讀這一重要而奇異的科學問題,可對研究地球的板塊演化有重要意義。

此外,大洋中脊環地球海底65000多公里長,是海洋地殼與板塊的“出生地”,也是地球上最長的火山鏈。如今的南海洋中脊已經死亡,而如今的太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋底的洋中脊,卻大多數都是活的。與南海洋中脊進行對比研究,還可以讀懂地球洋中脊的“生命故事”。

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責任編輯: 閆月

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