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穿越T60: 见证东亚沧海桑田巨变

“南海第三次大洋钻探”专栏
来源:海洋与地球科学学院   发表时间:05/16/2017 阅读次数:8335

      接触南海深海沉积物已经超过十年,这却是我第一次随着大洋钻探船驶入南海深处。世界地图上的南海常常让人觉得小,但事实上它并不小。它的水域面积超过350万平方公里,南北跨越21个纬度,比我国陆地国土面积的三分之一还大。之所以让人觉得小,一是因为它夹在广阔的欧亚大陆和浩瀚的太平洋之间,相比之下显得小;二是常用的地图投影方法,让真实的南海面积在平面图上打了折扣。这次亲临现场,船没开多久,船身下已是幽蓝翻滚的海水,周围水天一色,横无际涯,南海的泱泱气度扑面而来。
      南海已经是有四次国际大洋钻探航次的研究海域。之所以热门,是因为南海深水区埋藏了东亚大陆和西太平洋地质地形和环境演化的远古奥秘。最近三个航次钻探的科学目标,就是要了解东亚大陆的一角如何破裂拉开,中间海域如何慢慢扩大,以及怎样成长为今天南海格局的沧海桑田过程。要解开这些奥秘,钻探到洋盆上的基底岩石最关键。然而,由于毗邻大陆,数千万年来陆地河流向大海倾泻了巨量的沙泥,南海海盆上到处都覆盖着1-2公里厚的沉积物。要想获得地壳上的岩石,钻杆首先必须打穿这些沉积物,这给采样工作增加了难度。不过,巨厚沉积层是缺点的同时更是优点,因为沉积物本身就是记录南海历史的重要档案。作为一名海洋远古历史与环境演化方面的科研人员,我的工作就是利用各类技术方法,解读沉积物这本天书。这次登船,其中一个最大期盼,就是想亲眼目睹沉积体中鼎鼎大名的南海T60界面。
      T60界面是一个反射地震学上的名词。站在水面上的人类,如何能够透过数千米深的海水,看到底下的沉积物厚度、分布以及沉积物下面的岩石位置呢?能用的方法就是向水下发射声波,再接收海底反射回来的信号。当上下两层沉积物性质存在明显差异时,反射回来的信号会明显增强。南海沉积体中大约存在八九个可以识别的反射层,T60就是其中最耀眼的一个。从地震剖面图上已经知道,我们航次第一个钻探点就会遇到T60界面。
      我在船上的工作是测定沉积物的物理性质,包括它的密度、孔隙度、磁性、声速度、放射性等等。这是每根岩芯最基本的参数,也是每根岩芯要经过的第一道处理工序,因此我们也是船上第一批接触岩芯的人。跟大家平时在陆地上看到的黑乎乎的泥巴不同,大洋深处的泥巴常常是白色的,这是因为远洋泥巴基本上都由生物的碳酸盐壳体构成,没有别的杂质。我们站点位于半远洋地区,因此沉积物大约一半是陆地来的泥巴,另一半是生物化石,两者混合再经过成岩作用就呈现出多姿多彩的颜色。有时候是明亮的灰白色,有时候是柔和的棕黄色,更漂亮的是像汝窑的天青色。正当大家沉浸在这些深海沉积物时,电脑屏幕上突然出现了异常的测量值,几乎所有传感器都探测到岩芯的巨大变化:放射性上升!磁化率上升!声速度下降!密度下降!……之后把岩芯切割开来一看,果然沉积物的颜色一下子变得十分黯淡,灰黑色黏土占据主导地位,沉积物表面再也不容易直接看到大洋生物的化石。上下两层沉积物差异之大,明显是两个时空的东西硬生生拼接在一起。在中间接触地带,还出现了很明显的冲刷面和数颗异常粗大的暗青色结核。这说明海底环境一定经历过巨大变迁,导致下层沉积物被削掉一部分。不知过了多少岁月,等海洋环境焕然一新时,再沉积新的东西。几个小时后,当古生物专家告诉我们这个层位的年龄大约为2500万年时,我们才意识到,我们钻穿了海面之下3000余米深处的T60界面!
      事实上我们并非第一批见证T60界面的人,距离我们站位上百公里的地方,1999年南海第一次大洋钻探时就已经发现类似的现象。那个站位经过数年研究,发现在距今2800-2400万年之间的四百万年岁月里,南海深处动荡不安,陆坡上部的沉积物不断崩塌,冲入陆坡中段和下部。T60界面之下的沉积物仿佛经历了一个水深火热的过程:鱼牙化石被南海底部释放的热量烘烤成褐红色。海底化学活动十分强烈,有孔虫化石孔隙里填满了碳酸盐晶体,硅质生物化石晶体发生严重变形。而T60界面之上,所有生物化石保存完好,深海环境已经变得安宁。海洋地质学者的工作就是要在一个直径约十厘米的钻孔中寻找这些蛛丝马迹,并且能够见微知著,将各个证据串联在一起,推想南海曾经的成长历史。现在推测中国华南陆地间的一个深谷慢慢向南北方向扩大,形成南海的中央海盆,之后突然变成向西北-东南方向继续拉开扩大,最终形成现在的南海西南海盆。这个扩张方向的突然改变是南海成长历史中最重要的一件事,其线索和深远的影响就埋藏在T60界面中。
      当然,T60界面的意义远不如此。3000万年前中国大陆是东高西低,一江春水向西流的地理格局,之后才变成西高东低,大江大河全线贯通注入太平洋的现代场景。这种漫长转变过程的关键一幕就与南海T60界面存在紧密的联系。站在T60界面的沉积物面前,各类疯狂的念头不断从我脑海中闪过,让我享受着一个地质工作者在茫茫大海上探索地球奥秘的乐趣。(同济大学海洋学院黄恩清博士手记)
                     

image001_副本

同济大学海洋学院黄恩清博士在“决心号”上的物理参数仪器前工作


      编者按:2017 年2~6月,来自中、美、英、德、法、意等13个国家的66名科学 家搭乘美国“决心号”科学钻探船在我国南海北部海域执行国 际大洋发现计划(IODP)367、368航次,这也是南海的第三次大洋钻探。此次南海大洋钻探由中国科学家设计和领导,共有来自国内13个单位的26位科学家参加,其中我校海洋与地球科学学院共有8位教师参加,翦知湣教授担任368航次首席科学家。
      在南海第三次大洋钻探执行期间,还有来自新华社、科技日报和东方卫视的记者随船参加航次,他们将不断发来有关航次的最新进展,报道科学家在船上的工作生活和所想所感。为此,我们开辟“南海第三次大洋钻探”专栏,共同关注这一国际深海研究的盛事,为我们的科学家点赞 ,期待航次取得圆满成功!

媒体报道

2017年5月11日地层的年龄,有孔虫悄悄告诉你

2017年5月10日大洋科考,中国能从“决心”号学到什么

2017年5月8日泥土也能开口“说话”,用地质学的语言——“决心”号上的三段“石头记”

2017年5月6日“决心”号上玩起科普直播

2017年4月26日泡沫碗“深海奇遇记”

2017年4月18日夜晚说早安

2017年4月16日翻开南海“生命之书”

2017年4月9日我国科学家主导的第三次南海大洋钻探“上半场”圆满结束

2017年4月4日“决心”号插入南海海底的“探海神针”深度达到全球第七

2017年3月27日 岁月静好 生命旖旎 -- 海洋沉积学家眼里的南海“大洋红层”

2017年3月25日 我国第三次南海大洋钻探成功“触摸”南海洋陆过渡带基底

2017年3月24日 给孩子们打开地球科学“一扇窗”—记“决心”号上的科普活动

2017年3月22日 古今尘世知多少 沧海桑田几变迁——南海海底“超微世界”的语言

2017年3月18日 在大海挥洒青春——记参加第三次南海大洋钻探的中国“80后”

2017年3月20日 随笔:碧海扬波 “鲯鳅”曼舞——南海的春天印象

2017年3月13日 绘制海底“磁性 条形码”追溯南海“岁月之歌”

2017年3月12日 到南海 追寻“尘世的诗篇”—记海洋沉积学家刘志飞

2017年3月9日 南海大洋钻探:问号与惊叹的交响

2017年3月9日 让“最 新鲜的”科学探索走进课堂—“决心”号上科普教育的启示

2017年3月7日 特写:提取“分子化石” 探寻南海古环境“蛛丝马迹”

2017年3月7日 一起到南海“追梦 ”——记“决心”号上的女科学家们

2017年3月1日 南海海底 再次发现“大洋红层”

2017年2月22日 “小帅哥”的“超微世 界”

2017年2月20日 我国在南海建立深海沉积观测“野 外实验室”取得重要科研成果

2017年2月15日 “决心”号抵达南海目标海域 第三 次南海大洋钻探顺利开钻

2017年2月14日 钻到海底“窥探”地球:大洋钻探 有多牛?

2017年2月13日 “决心”号启航前往南海目标海域 我国南海深部计划进入冲刺阶段

2017年2月9日 南海第三次大洋钻 探即将起航

教师日志:

2017年5月16日穿越T60: 见证东亚沧海桑田巨变

2017年5月13日第二次“赶考”——参加IODP南海大洋钻探368侧记

2017年5月6日搜寻南海古环境变化的“蛛丝马迹”

2017年4月6日特别的“海上学期”(二)

2017年3月24日 南海“大洋红层”的魅力

2017年3月18日   南海的超微世界

2017年3月16日 “决心号”连线同济开展海洋科普活动

2017年3月9日 浮游有孔虫讲述的南海神话

2017年3月9日 特别的“海上学期”

2017年3月8日 南海深海钻遇砾石层

 
 

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