南海探測

蘇更林

南海一向被譽(yù)為是我國的“母親?！?，講好南海的故事是我國科學(xué)家的不懈追求。雞年伊始，由我國科學(xué)家主導(dǎo)的第三次南海大洋鉆探拉開了序幕，標(biāo)志著我國“南海深部計(jì)劃”進(jìn)入沖刺階段。4月9日，由我國科學(xué)家主導(dǎo)的第三次南海大洋鉆探“上半場”IDOP367航次圓滿結(jié)束?！皼Q心”號鉆探船在香港進(jìn)行物資補(bǔ)給和人員交換后，繼續(xù)奔赴南海北部目標(biāo)海域，執(zhí)行第三次南海大洋鉆探的“下半場”任務(wù)。

認(rèn)識地球：南海是個(gè)理想的“窗口”

說起地球，我們通常會聯(lián)想到生機(jī)盎然的大陸。其實(shí)，在我們居住的地球上，除了大陸之外，還有面積更大的海洋。據(jù)科學(xué)家計(jì)算，地球的表面積大約為5.1億平方千米，而海洋的面積多達(dá)3.61億平方千米，占地球表面積的70.8%。難怪宇航員從太空中俯視到的地球，是一個(gè)蔚藍(lán)色的“水球”。人們在欣賞這個(gè)美麗的“水球”同時(shí)，還是感受到了藍(lán)色海洋的遼闊和深邃。認(rèn)識地球，海洋不應(yīng)成為“世外桃源”。否則，研究地球就變成了“盲人摸象”。

廣袤的海洋盡管只是地球的一部分，卻承載了整個(gè)地球演化的歷史。地球上的海洋大部分是深海，即超過2000米水深的海洋。深海大約占海洋面積的84%，這是人類知之甚少的神秘世界。

我國深海研究選取南海作為突破口，自然有其科學(xué)方面的考量。南海是西太平洋地區(qū)最大的邊緣海，是全球接收大陸源碎屑沉積物最多的半封閉海盆。同日寸，南海還具有豐富的保存完好的半深海沉積物質(zhì)，因此是開展深海研究的“天然實(shí)驗(yàn)室”。

探海神針：打撈南海沉睡的“記憶”

南海作為全球最大的邊緣海之一，面積大約為350萬平方千米，最大水深可達(dá)5 500多米。一位古海洋學(xué)家曾說過：“中國南海中可能會有地球上最迷人的地質(zhì)記錄。”這無疑激發(fā)了人們對南海探索的熱情。

如果把南海的發(fā)育比作生命歷程的話，那么海底擴(kuò)張形成的構(gòu)造演化就是它的“骨架”，而深海沉積過程和盆地充填就好比它的“肉”，至于深海生物地球化學(xué)過程就好比它的“血”。也就是說，要從巖石圈、水圈和生物圈相互作用的層面，再造南海的深海盆地發(fā)育過程，從而為認(rèn)識地球提供科學(xué)有效的線索。

我們常說“上天入海”，其實(shí)下深海要比上青天難上許多，厚達(dá)幾千米的海水就是科學(xué)家“入海”的最大屏障。在地球的外層空間，我們可以借助電磁波進(jìn)行通訊和測量?？墒牵柟庠趦?nèi)的電磁波在水中的傳播就顯得力不從心了。

那么，在漆黑、高壓的深海海底，我們該采用什么樣的方法來進(jìn)行深海探測呢？大洋鉆探不失為一個(gè)科學(xué)有效的方法。大洋鉆探的核心就是深海采樣技術(shù)，即讓特制的“探海神針”穿越深海打到沉積層內(nèi)，再利用特殊的裝置把樣品完好地取上來。

在第三次南海大洋鉆探“上半場”中，在南海北部U1499和U1500兩個(gè)鉆探站位，共進(jìn)行了4個(gè)鉆孔的鉆探，鉆探總長度達(dá)4124米。在IODP367航次第二個(gè)鉆探站位，“決心”號插入南海海底的“探海神針”超過1500米，這一鉆井深度在國際大洋鉆探歷史上達(dá)到全球第七。

深海沉積：打開南海天書的“鑰匙”

從深海海底入手研究海洋變遷及其對地球環(huán)境的影響，南海是一個(gè)最佳的選擇。南海雖小，但在地質(zhì)演變方面卻是“五臟俱全”。

現(xiàn)在，分布在深海底部的沉積物越來越引起了科學(xué)家的重視。科學(xué)家對古環(huán)境、古氣候的研究，是以地質(zhì)時(shí)期留下的實(shí)物記錄為依據(jù)的，而深海沉積物是極為理想的樣本。由于深海與陸地幾乎是隔絕的，因此深海沉積物不易受到外界的干擾破壞，這樣就可以保持連續(xù)的記錄了。正是由于它們蘊(yùn)含了豐富的地質(zhì)信息，才成為了古海洋學(xué)、古氣候?qū)W研究的重要標(biāo)本。

可喜的是，在第三次南海大洋鉆探“上半場”，在南海海底再次發(fā)現(xiàn)了“大洋紅層”。這是繼201 4年第二次南海大洋鉆探之后，“決心”號再次在南海海底鉆到“大洋紅層”。此外，“決心”號還成功鉆到南海洋陸過渡帶的基底巖石，共鉆取上百米南海擴(kuò)張最早期的玄武巖，為研究南海如何孕育誕生提供了珍貴的第一手材料。在南海北部海底的“大洋紅層”之下，還像“謎一樣”地存在厚厚的礫石層和鈣質(zhì)砂巖，這為研究南海增添了更多的科學(xué)魅力。

微體化石：為沉積物定年的“標(biāo)簽”

在海洋嚴(yán)酷的環(huán)境中，有無數(shù)頑強(qiáng)的生命生存著。走進(jìn)深海海底，探尋深海沉積物中的微體化石（微體化石是指需用顯微鏡來進(jìn)行觀察的微小生物的化石。像有孔蟲、鈣質(zhì)超微化石等都被稱為海洋微體化石），將有助于揭示海底生命的生存秘密，并回答古海洋和古氣候演化歷史的諸多問題。

有孔蟲以海洋為家，生死不離海洋。有孔蟲是滄海桑田變化的“見證者”，因外殼上有一個(gè)大孔或多個(gè)細(xì)孔而得名。每一個(gè)浮游有孔蟲屬種都有自己的生命軌跡，因此會在海洋的沉積物中留下痕跡?？茖W(xué)家就是通過有孔蟲不同屬種出現(xiàn)和消失的時(shí)間來確定沉積物的年齡的，是為沉積物定年的“標(biāo)簽”。有孔蟲對環(huán)境的反應(yīng)特別敏感，其殼體可反映出許多環(huán)境信息，是很好的海深指示生物。

在海洋中，還生活著一群非常特殊的單細(xì)胞浮游藻類，需要用高倍顯微鏡放大1000倍以上才能看清它們。它們的壽命都很短，有的只有幾天，最長的也不過數(shù)周。在它們的生命歷程中，能夠分泌出許多圓盤狀的碳酸鈣“骨骼”包裹在身體外面，就像穿上了一套盔甲一樣。這種微小的“骨骼”被稱為顆石，這種藻類就被稱為顆石藻。這些顆石藻的“骨骼”承載了顆石藻生命以及環(huán)境的許多信息。當(dāng)顆石藻細(xì)胞消亡之后，這些“骨骼”就會慢慢沉降在大洋深處，逐漸變成化石并長久保存下來。

由于沉積物的沉積速度非常緩慢，平均每千年僅沉積1毫米，因此1米的樣品就可記錄百萬年的歷史。由于超微化石的保存狀況和組合變化都很大，因此所指示的地層年齡更是十分復(fù)雜。

利用超微化石可以迅速得出沉積物的年齡，并且結(jié)果也較為準(zhǔn)確。所以，在歷次大洋鉆探航次中，超微化石分析都是不可或缺的一項(xiàng)工作。超微化石對溫度也十分敏感，因此可以按屬種分布進(jìn)行古溫度的分析。

無論南海海底沉積物的歷史多么久遠(yuǎn)，但當(dāng)它們呈現(xiàn)在科學(xué)家眼前的時(shí)候都是新鮮的證據(jù)。當(dāng)這些證據(jù)形成一個(gè)完整的鏈條時(shí)，南海的“前世今生”就會浮出水面了，屆時(shí)將會促進(jìn)地球科學(xué)的發(fā)展。

責(zé)任編輯：陸艷 責(zé)任校對：夏越