大洋钻探:推动我国科学家深入研读“南海天书”
新华社决议二月八日电(记者张)如果把地球的形成和演化比作一本“天书”,那么南海就是书中最精彩的章节之一。为了从海底深处“查询数据”,中国正在进行的“南海深海计划”与国际海洋钻探计划紧密结合,中国科学家已经领导了三次南海海洋钻探。
国际海洋钻探是一个开放的国际合作研究项目。各国科学家通过自己的提案在国际竞争中争取钻探航行。1998年中国正式加入国际大洋钻探计划后,同济大学王院士提交的《南海东亚季风记录及其全球气候意义》一文很快赢得了第一次南海钻探航行,即184。1999年春,“坚定”号海洋钻井船首次驶入南海,实现了中国深海科学钻探的零突破。
堆积在海底数千年的沉积物为科学家研究《南海天书》提供了最真实的“历史档案”。第一次南海钻探的目的是获得深海沉积物的连续记录,以便研究气候系统的演变历史,特别是东亚季风及其成因。已在中国南海的六个深水站共钻了17个钻孔,从海底钻入地球,深度为2000-3300米,最深的一个达到海底以下850米。已获得高质量岩心5500米,取心率接近95%,超过目标。
在科技部、国家自然科学基金等部门的支持下,全国八个单位的科学家们完成了30多项实验项目和6万多项分析,统一计划“研究”第一次南海海洋钻探获得的丰富“历史档案”。《南海天书》的一些章节逐渐呈现给科学家。
例如,通过获取南海3200多万年的深海沉积物记录,首次“回望”讨论了2000多万年来气候的周期性演变。海洋碳循环长周期的发现揭示了气候循环演变的热带驱动力。利用深海记录中的多项指标获得了东亚季风的演化历史,证明东亚季风的演化与南亚季风的演化非常相似。获得南海演化的沉积证据,证明深海存在于盆地扩张的早期,最强的构造运动发生在渐新世晚期。直到300多万年前,南海的沉积环境才显示出强烈的南北差异。
为了进一步了解南海的“生活史”,中国科学家在2014年主持了第二次南海钻探。“铁了心”号再次来到南海,进行IODP 349号的航行。在这次钻探中,科学家们研究了南海盆地的海洋岩石圈演化和深水沉积环境。钻井目标从沉积岩扩展到火成岩,研究目标从环境演化扩展到盆地起源。
已完成5个站的取芯和2个站的地球物理测井,总钻井深度为4317米。其中沉积岩芯1524米,基底玄武岩78米,最大井深1008米。首次获得南海深海盆地沉积岩和大洋玄武岩的岩心记录。
通过对这些来自南海盆地的珍贵样品的深入“解读”,中国科学家绘制了一幅南海“生命地图”:南海东部次盆地约在3300万年前“诞生”,约在1500万年前“死亡”。西南海底大约在2300万年前“诞生”,大约在1600万年前“死亡”。此外,在南海的形成过程中,还发现了多次大规模火山爆发,南海深海盆地具有反复变化的沉积历史等。
目前,由中国科学家牵头的第三次南海钻井又开始了。与前两者相比,这个钻井目标更深、更难。“铁了心”号的两次航行都聚焦于南海扩张前的大陆断裂,努力在南海裂谷前夕钻入基底岩石,从南海形成的最早源头研究“南海天书”。
为什么中国科学家要如此执着地研究《南海天书》?
这是因为南海是中国的“母海”!
据南海海洋研究所特聘研究员、第二次南海钻探首席科学家林教授介绍,约4000-5000万年前,我国大部分地区是一片少雨少旱的沙漠。东亚季风和南海的形成给这块大陆带来了丰富的雨水,使它充满了生机。作为地球上最低纬度最大的边缘海,南中国海位于世界最高的珠穆朗玛峰和世界最深的马里亚纳海沟之间,是世界上最大的海洋板块(太平洋板块)、世界上最大的大陆板块(欧亚板块)和菲律宾海板块的交汇处。特殊的地理位置使得南海研究对气候变化、板块构造、地质灾害等研究具有重要意义。
研究《南海天书》对于了解整个地球的“生活史”也具有重要的学术意义。太平洋是世界上最大的海洋,但是东西两侧非常不对称。太平洋西缘有许多边缘海,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,而东太平洋的边缘海很少。以南海为例,解释这个重要而又奇怪的科学问题,对研究地球板块演化具有重要意义。
此外,洋中脊围绕着地球的海床长达65,000公里,它是海洋地壳和板块的“发源地”,也是地球上最长的火山链。今天中国南海的洋中脊已经死亡,而太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋的大多数洋中脊还活着。与中国南海的洋中脊相比,你还可以读到地球洋中脊的“生命故事”。