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[汤昊鹏]南海第二次大洋钻探 349航次第一钻探点钻探过程纪实

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SunZhen 发表于 2014-2-22 02:09:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 JO_Editor1 于 2014-4-15 00:59 编辑

由中国科学家建议的南海第二次大洋钻探,于2014年2月16日正式完成了在第一个钻探点的全部任务。决心号探测船上的科学家几经周折,不仅成功获取南海 大洋中脊 的玄武岩样本,而且还通过对样本的分析,发现南海在远古时代曾经经历过剧烈的海底风暴。样本中的放射虫化石,为确定 南海扩张结束的年代 提供了非常宝贵的线索。让我们跟着我们的科学家们看看在这半个月里,发生在决心号上一波三折的钻探故事。

农历新年刚过,载着30多名全球海洋科学家的决心号探测船,就来到南海第一个钻探点,向水深四千多米的深海盆打下第一个钻孔。

作为南海第二次大洋钻探的第一个航次,决心号此行的目标,就是要钻穿南海海盆的沉积层,获取玄武岩基底,还原南海生成演变的地质历史。南海深水海盆的沉积层通常有几百米,最厚达一千多米,是其发育历史完整的记录。不过这些记录以前从来没有被钻穿过。

在这之前,科学家们对南海底部的了解,仅仅来自在海面上的测量和计算。他们通过地震反射波建立起海底的模型,并通过这些模型来制定出钻探计划。不过这些建立在理论模型上的数据只能让科学家们了解到沉积物大概的厚度及沉积岩的类型。

第一根从海底深处获得的样本,很快被取出。这根将近十米长的岩芯给了科学家一个惊喜:它的每段样本都由颜色深浅不一的沉积物层构成,每层与每层之间都有非常清晰的界限,每一层内部都可看见沉积颗粒自下而上从粗到细变化,刘志飞老师高兴地说:“这是浊积岩的特征”。沉积学家们判断这代表南海海盆经历了一次又一次的海底浊流,就好像陆地上发生了一次又一次的泥石流。

随着后续岩芯不断被打开,船上的科学家被频繁的变化所吸引:在前600米,几乎每十几或几十公分厚就有粉沙和粘土物质组成沉积交错。而每一次的交错,都代表着南海海底发生过的一次大规模的物质搬运和沉积过程。此前模拟数据显示南海深海盆的海流速度最多不过每秒1厘米比南海上部的表层海流速度低一个数量级以上,实际上从打起来的沉积物来看南海曾经的动荡远比我们预想的更为复杂。

如果说,前600米的年代,南海底部发生过剧烈的风暴,那么600米以下的那段时期,南海底部更像是一个战场,强烈的火山喷发,让深海的这片凹地堆积了厚厚的火山灰和火山角砾岩。根据船上古生物学家测年判断,这些碎屑大概从7百万年一直到12个百万年沉积而成,之间经历了4-5百万年,沉积厚度达到200米。

取芯工作随着时间顺利进行着,每次钻头打下去9.6米,取样;然后 再打下去9.6米,再取样。然而,这样的平静就在第一钻探点的钻探取样接近尾声的时候突然被打破,一个意外的发现让科学家感到非常不安。

按照原计划,第一钻探点需要取得100米的洋壳玄武岩样本,就在玄武岩打到60米时,样本内突然夹杂了一段泥岩。按照经验,一旦到达基底应该为连续的玄武岩,不会出现沉积物,这段沉积物的发现也让原本明朗的状况变得令人摸不着头脑。

海底情况非常复杂,科学家们根据此前制订的模型进行钻探,其实很难知道打下去的钻头,距离真正的南海基底究竟还有多远。

此时,距离首个钻探点结束,只剩下最后几个岩芯柱样本。钻头的寿命已经接近极限。

泥岩的出现说明,之前取得的样本,可能只是海山或者其他原因形成的玄武岩,当然也有其它说法。但如果接下来的取样,仍然无法取得真正的洋壳上的样品,那么,决心号此行的目标之一——给出南海扩张结束的时间——就会有很大的争议。

经过彻夜的钻探,玄武岩再次亮相,最后30米的取芯全部都是玄武岩。取上来的是质地细致、颜色稳定的玄武岩。大家一致确认,这些岩石来自大洋中脊,也就是海底扩张作用的中心。

略有些惊心动魄的一天,科学家们的心跟着钻头的上上下下着实坐了一次刺激的过山车,惊喜过后,玄武岩定性和定年又成了燃眉之急的问题。因为这些测试工作,船上的仪器并不十分先进。

最终科学家在玄武岩上层的沉积物里发现了多个放射虫化石,尽管化石残破不堪,不过多少为南海扩张的结束时间框定了一个范围。最后更准确的定年工作将在航次结束后,通过对样品在实验室内更进一步的测试才能确定。

南海,对于中国人来说,既熟悉,又陌生。在中央海盆第一钻探点,决心号探测船共取芯约120根。千米样本,对于将近350万平方公里的南海而言,也许微不足道,但对于中国了解南海、认识南海来说,却是一次很大的进步。

尽管之前我国科学家多次在南海进行过各种测试,然而,真正钻入南海深海,这却是第一次。南海的扩张是在什么时候结束的?决心号在一号钻探点找到了问题的答案。16号,决心号正式告别这里,启程前往二号钻位。在那里钻取的样本也许能够告诉我们,南海的扩张,是从什么时候开始的。

钻探上来的样本给了我们太多的遐想 ,科学加上想象编织起古老南海的一个个美丽故事。千万年的时光演化,造就了现在的南海,了解它或许我们还有更多的路要走。
jlinwhoi 发表于 2014-2-22 02:33:25 | 显示全部楼层
置顶《东方卫视》汤记者的纪实!
leo 发表于 2014-2-22 10:11:20 | 显示全部楼层
丰富的地质现象以媒体记者的语言展示,非常精彩!
芸骥 发表于 2014-2-26 09:36:14 | 显示全部楼层
震憾!
汤民强 发表于 2014-3-3 22:58:22 | 显示全部楼层
写的真好,很清晰的描述。
Yanwu 发表于 2014-3-4 07:50:13 | 显示全部楼层
文章扣人心弦。想问两个问题:

"就在玄武岩打到60米时,样本内突然夹杂了一段泥岩。按照经验,一旦到达基底应该为连续的玄武岩,不会出现沉积物,这段沉积物的发现也让原本明朗的状况变得令人摸不着头脑。" 那么这段沉积物如何解释呢?

"... 经过彻夜的钻探,玄武岩再次亮相,最后30米的取芯全部都是玄武岩。取上来的是质地细致、颜色稳定的玄武岩。大家一致确认,这些岩石来自大洋中脊,也就是海底扩张作用的中心。" 这让人松口气。我的问题是:最后30米是玄武岩,这是否足够说明“这些岩石来自大洋中脊”? 假设再往下钻,又会出现泥沙沉积物吗?抑或已钻取的玄武岩的颜色质地足以让人确信再钻下去还是玄武岩?
 楼主| SunZhen 发表于 2014-3-5 03:11:15 | 显示全部楼层
本帖最后由 SunZhen 于 2014-3-5 04:18 编辑

回复 6# Yanwu

我们正在依据沉积、岩石地化和定年的结果在讨论,为什么会出现多套玄武岩及夹层,初步推测为间歇式喷发造成的。至于具体的形成原因还有待于相关数据出来以后才能最终确定。
Yanwu 发表于 2014-3-6 00:18:45 | 显示全部楼层
谢谢孙珍老师的回复。
Yanwu 发表于 2014-3-6 05:10:01 | 显示全部楼层
同济大学海洋与地球科学学院网页上刊载“南海大洋钻探系列报道”,现已刊出10篇报道,科学家们从各自的角度精彩描述此航次的跌宕起伏和科学发现,有丰富的科学内容,文笔也很好,非常值得一读:
http://mgg.tongji.edu.cn/school/index.php?lang=en
祝林老师和全体科学家在接下来的站位作业成功。
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