由我国科学家主导的第三次南海大洋钻探,正在南海北部紧张进行。面对神秘未知的南海深部世界,科学家们充满了问号。南海海底史诗般的丰富沉积,更令他们惊叹不已。

　　问号:尚未“触摸”到基底岩石

　　南海经历了新生代拉张和破裂过程,发展为深海盆。2014年,通过第二次南海大洋钻探,科学家初步描绘出南海的“今生”故事:南海东部次海盆大约“出生”于3300万年前,大约“死亡”于1500万年前；西南部海底大约“出生”于2300多万年前,大约“死亡”于1600万年前。在漫长的形成过程中,我国“母亲海”曾经历了多期大规模火山喷发、深海盆反复变化等一系列惊心动魄、跌宕起伏的“磨难”。

　　南海的“前世”有哪些故事?她是怎样与华南大陆相分离?是通过一个大断层“干脆利落”地分开?还是“拖泥带水”,在分开过程中把下地壳或地幔都给露出来了?第三次南海大洋钻探,目标就是钻取南海的基底岩石,解开这个科学之谜。

　　2月26日,“决心”号在北纬18度24.5分、东经115度51.6分的U1499B孔内,插入了一根“探海神针”进行钻探,这里可能存在南海由大陆变为海洋前的最后一段基底岩石。

　　连日来,在3770米深的海水下,“决心”号钻探顺利,U1499B孔的深度已达到1081米。但就在科学家们充满期待的时候,3月6日,钻孔底部松软的砾石层出现了滑塌。清理未果后,科学家们决定放弃该孔,完成“测井”后,就赶往第二个钻探站位。

　　“U1499B孔揭露出的沉积和构造,初步展现了南海的‘前世’故事堪比电影大片。我们的‘母亲海’变得更加神秘和未知,期盼在随后几个站位的钻探中,能‘触摸’到她的基底岩石。”第三次南海大洋钻探IODP航次中方首席科学家孙珍教授说。

　　惊叹:史诗般的“沉积传奇”

　　从深海砂层到大洋红层、从矿物结核到砾石层,穿过3770米深的海水,从海底1000多米深处钻取的丰富沉积,令科学家们惊叹南海的洋陆过渡带具有“史诗般的传奇”。

　　“大洋红层”是一种远离陆地、在深水中慢速堆积的远洋沉积物,在如今的南海已经难觅踪迹。“决心”号在U1499B孔的七八百米深处,钻取了100多米的“大洋红层”沉积。深深浅浅的红色岩芯,与桌子上的深绿色泥岩、深灰色砂岩摆放一起,层次对比极为鲜明。

　　令人惊喜的是,在海底九百多米的“大洋红层”中,还“镶嵌”了好几处“矿物结核”,看上去像一朵朵含苞欲放的“花蕊”。中国地质大学(武汉)资源学院雷超介绍说,这些“花蕊”就是开启南海历史画卷的“钥匙”。深海科学调查研究发现,这种结核一般分布于水深3000-5000米的弱氧化环境、沉积物堆积速率较低的深海大洋表层,如生物软泥或深海粘土的表层。如果结核被沉积物覆盖住,这种结核就不会再生长。

　　“有了这把钥匙,根据地质学‘将今论古’原理,我们就可以推断当时的地质过程,通过航次后多学科的交叉研究,全面勾绘当时的深海全景图。”雷超说。

　　当“决心”号继续向下深钻时,还遇到了150多米厚的砾石层。呈现出一颗颗深灰色、坚硬光滑的砾石,大小在二三厘米至10多厘米之间,与陆地河谷经常看到的“鹅卵石”十分相似。

　　“这种砾石需要非常强的水动力条件下才会形成。在如此深的海底下,为什么也会有鹅卵石?这里曾经是深海峡谷吗?还是当时的陆地山脉峡谷?从大洋红层直接跨进如此深的砾石层,这足以让国际学术界惊讶,令人充满了无限的想象!”同济大学海洋与地球科学学院刘志飞教授说。

　　他认为,根据钻探地层形成的地质年代判断,这个砾石层可能是南海开始形成时的构造运动产物,将对回答南海在数千万年前开始张裂时的构造背景,提供迄今最佳的研究材料,必将给南海构造演化研究带来新的突破。

　　坚持:科学探索永无止境

　　3月7日和8日,“决心”号连续两天对U1499B孔进行了井下测量。通过钻杆将“联合测井仪”、“井壁成像仪”等科学测量仪器,缓缓放入钻孔651米的套管下方。

　　据中科院南海海洋研究所张锦昌介绍,“测井”主要是对钻孔的岩层声学速度、密度、天然伽马放射性、电阻率等岩石物理性质,进行原位测量,以获得连续完整的科学数据,与钻取的岩芯数据相互补充。同时,还对钻孔井壁进行了扫描,获取了钻穿的各套岩层的高精度原位图像,以进一步加深对钻孔岩石原貌、岩层接触关系、构造特征等认识。

　　科学研究,需要从不同的视角来观察、分析和判断。尤其对于人类非常难以抵达的深海,获取海底研究样品极为不易。在第三次南海大洋钻探中,“决心”号计划在南海北部海域,共进行四个站位的钻探,以尽可能多地钻取岩芯样品。3月9日起,“决心”号开始进行第二个站位的钻探工作。

（责任编辑：王蔚）