南海探測

蘇更林

南海一向被譽為是我國的“母親海”，講好南海的故事是我國科學家的不懈追求。雞年伊始，由我國科學家主導的第三次南海大洋鉆探拉開了序幕，標志著我國“南海深部計劃”進入沖刺階段。4月9日，由我國科學家主導的第三次南海大洋鉆探“上半場”IDOP367航次圓滿結(jié)束。“決心”號鉆探船在香港進行物資補給和人員交換后，繼續(xù)奔赴南海北部目標海域，執(zhí)行第三次南海大洋鉆探的“下半場”任務。

認識地球：南海是個理想的“窗口”

說起地球，我們通常會聯(lián)想到生機盎然的大陸。其實，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)科學家計算，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，是一個蔚藍色的“水球”。人們在欣賞這個美麗的“水球”同時，還是感受到了藍色海洋的遼闊和深邃。認識地球，海洋不應成為“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“天然實驗室”。

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5 500多米。一位古海洋學家曾說過：“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，從而為認識地球提供科學有效的線索。

我們常說“上天入海”，其實下深海要比上青天難上許多，厚達幾千米的海水就是科學家“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行通訊和測量。可是，包括陽光在內(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行深海探測呢？大洋鉆探不失為一個科學有效的方法。大洋鉆探的核心就是深海采樣技術，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U1500兩個鉆探站位，共進行了4個鉆孔的鉆探，鉆探總長度達4124米。在IODP367航次第二個鉆探站位，“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家的重視。科學家對古環(huán)境、古氣候的研究，是以地質(zhì)時期留下的實物記錄為依據(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。正是由于它們蘊含了豐富的地質(zhì)信息，才成為了古海洋學、古氣候?qū)W研究的重要標本。

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魅力。

微體化石：為沉積物定年的“標簽”

在海洋嚴酷的環(huán)境中，有無數(shù)頑強的生命生存著。走進深海海底，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”，因外殼上有一個大孔或多個細孔而得名。每一個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。科學家就是通過有孔蟲不同屬種出現(xiàn)和消失的時間來確定沉積物的年齡的，是為沉積物定年的“標簽”。有孔蟲對環(huán)境的反應特別敏感，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。當顆石藻細胞消亡之后，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工作。超微化石對溫度也十分敏感，因此可以按屬種分布進行古溫度的分析。

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

責任編輯：陸艷 責任校對：夏越