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文汇报:向世界讲述南海故事(林间)

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jlinwhoi 发表于 2014-4-20 01:55:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
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本帖最后由 jlinwhoi 于 2014-4-20 11:55 编辑

科学家解读南海 向世界讲述南海故事

日期:2014-04-16 08:49:51 作者:林间



编者注:2014年4月2日,上海科学会堂卢浮厅里一座难求,担任南海第二次大洋钻探、新十年国际大洋发现计划(IODP)首航任务的首席科学家——同济大学海洋地质国家重点实验室教授李春峰、美国伍兹霍尔海洋研究所研究员林间,在上海“科协大讲坛”上揭开南海深海底下的秘密。本文为林间教授发言的整理稿。

32位科学家解读南海
  


  今天给大家讲一个研究南海演化历史的故事。南海对中华民族来讲,是非常重要的。在大概4000万~5000万年以前,我们中国大多数地方雨水是很少的,很多地方都是荒漠。为什么今天中国南部地区有这么多雨水,一个重要原因是南海送来了滋润的夏季季风。所以南海是我们的“母亲海”。我们船上这32位科学家要解读南海,我们想知道我们母亲海的年龄是多少,母亲海是什么时候出生的,为什么会成为今天这个样子?这就是我们要讲的故事。
  


  为什么研究南海?可以从两、三个角度来理解。第一,南海是地球低纬度最大的边缘海。地球上最高的是喜马拉雅山,最低的是马里亚纳海沟的最深处近1.1万米的“挑战者深渊”,而南海正在这两者之间。另外南海也是世界几大板块的交汇地,南海北边是欧亚板块,全世界最大的大陆板块之一;东边是菲律宾板块,再往外延伸是太平洋板块,这是世界上最大的板块;南边是印度洋-澳洲板块。所以南海处的位置非常微妙,不光政治上微妙,地质上也很微妙。板块和板块的碰撞是地震、海啸的主因,所以南海对研究气候变化、板块构造、地质灾害、油气资源等,具有重大的意义。
  
5根“金钉子”精确测定南海年龄
  
  南海是我们的母亲海,我们现在还不知道它的精确年龄,但是在我们这次探测以后,就有可能知道了。我们在南海的深水域插了5根“金钉子”,第一根就在离黄岩岛以西70公里的地方,这根钉子是1008米,非常深的1个钉子。我们在北边打了第二根,到西南次海盆打了两根,然后又折回北边打了最后一根。
  


  打钉子的目的就是要解读南海的历史。要解读南海的历史,一定要解读南海底部洋中脊扩张与岩浆的历史。但问题是洋中脊火山上面有很厚的一层沉积岩,必须通过钻探的方法,才能打到南海底下岩浆喷发形成的玄武岩,因此需要把不同深度的岩芯取出来。
  
  为了取得南海底部洋中脊的玄武岩岩芯,首先要穿透上面近1000米的沉积岩。为什么一定要打到玄武岩?因为只有取到它的岩芯,才能作地球化学的同位素测年,才能确定当年南海板块扩张时产生的大量岩浆的年龄,我们才会知道“母亲海”是什么时候打开、何时停止下来的。现在玄武岩岩芯的同位素测年数据还没出来,请大家再等半年左右,到时就可以比较有把握地告诉大家,我们“母亲海”的年龄是多少。
 

 
  我们打的第一、第三口井都很漂亮,完全达到原定的科学目标,而且比原先估计的结果还要好。我们首次在南海东次海盆、西南次海盆分别获得了基底玄武岩,实现了科学界几十年来的梦想,岩芯的质量比原先估计的还要高,数量还要多。

  第二口井本来也是我们的亮点,因为它的井深是2000米,比第一口井还深1000米,是国际大洋钻探计划实施以来历史上第三口最深的井,非常壮观,我们也充满了希望。打深井复杂,有时会碰到松散的沙层,会井塌,就打不下去了。为了要往2000米的深处打,我们先装了一个非常重要、但也很昂贵的套管,把这口井的上半部保护住。我们装了800米的钢管,花了两个星期的时间。到了准备完满结束套管的那一天,中午吃饭时,技术总监突然跑过来对我说:“Jian,we have a problem”(我们出事了)。原来装套管时,为了保持其稳定度,下面要灌水泥,这样这口井不光今天能用,20年以后还可以继续使用。但是灌水泥时在技术判断上出了毛病,结果套管没稳定住,反把自己的钻杆凝固在海底,船走不了了。所以当时马上决定用炸药把钻杆炸断,收回几千米剩余的钻杆,我们才安全了。

  这个技术事故对我们来讲,是一个很大的教训。我们有时候理所当然地认为,只要科学家想好的事情都能做成,不见得。做大科学其实有各种科学以外的技术、政治等不确定因素,所以我们要做多方面的思想准备。
  
南海研究的国际意义
  
  作为中国科学家,南海是我们的“母亲海”,研究南海当然天经地义了。可是换一个角度想,我们怎么跟国际同事解释南海的重要性?因为南海离他们太远,除非南海有特别的科学问题,你是很难对国际科学家讲好南海故事的,所以我们还得站在国际的高度来思考。从国际地球科学的角度来讲,南海有好几个学术高度。第一个高度,太平洋的东边和西边是非常不对称的,太平洋西边有众多的边缘海,包括鄂霍次克海、东海、南海、苏禄海等。但在太平洋东边的南、北美洲,就没这么多的边缘海了。这是个奇异但很重要的科学问题,解读它对研究地球的板块演化有重要意义。所以我们觉得,把南海作为边缘海来研究透,具有重要的国际性科学意义。
 

 
  其次,南海的海底扩张过程跟别处有点不一样,它被称为消亡的大洋扩张中心。南海的洋中脊已经死掉了,而今天太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋底下好几万公里长的洋中脊,大多数都是活的,这些活的全球大洋中脊也正是我多年来的研究重点。但如果我们要知道地球上的洋中脊将来如何结束“生命”,南海就是一个非常好的研究对象了。南海底下洋中脊死亡的过程,貌似伴随了很多后期海山的生成。大家都听说过黄岩岛,为什么会有黄岩岛?洋中脊上本来不应该有这么一个岛,不应该有这么多排列整齐的海山的。会不会是在南海的洋中脊死掉之前,地底下有剩余的岩浆,然后洋中脊用它的“最后一口气”,把剩下的岩浆“吐出来”了?如果是这样,那么南海的故事就是非常特殊的好教材,告示我们今天在世界大洋底下活跃的洋中脊火山脉将来会怎么消亡。所以作为科学家,我们可以站在全球的角度来研究南海。
  


  尽管我们这个航次创造了好几个南海研究的“首次”,但我更深的一个感触是,一次大洋钻探是很不够的,许多重要的科学问题都还没碰。为了要赶上和领先深海科学,我们中国科学家现在就要考虑,应该造自己的钻探船。除了我们身边的南海、东海、渤海等外,世界大洋里有很多重要的科学问题,其中包括与中国的权益有直接关系的科学问题,靠目前的美国、日本各一条科学钻探船是远远不够的。美国这条钻探船下次回来,搞不好又要十几年以后。我们的科学家能等吗?十几年太久,我们等不了。中国深海科学要迈上新的台阶,也不能总是靠借用美国的钻探船。



  所以我觉得中国科学家要发展自己的科学钻探计划,学会先进的钻探技术,在国家的支持下,创建由中国科学家领导的、与国际合作的大洋钻探队伍。到那时,我们才真正开始迈向引领国际深海科学研究的“海洋强国”!
  
文/林间(国际大洋钻探计划第349航次首席科学家、美国伍兹霍尔海洋研究所教授)

图片中参考文献:
Li, C.-F., Lin, J., and Kulhanek, D.K., 2013. South China Sea tectonics: Opening of the South China Sea and its implications for southeast Asian tectonics, climates, and deep mantle processes since the late Mesozoic. IODP Sci. Prosp., 349. doi:10.2204/iodp.sp.349.2013. http://publications.iodp.org/scientific_prospectus/349/349SP.PDF

Li, J.-B., Ding, W.-W., Gao, J.-Y., Wu, Z.-Y.,and Zhang, J., 2011. Cenozoic evolution model of the sea-floor spreading in South China Sea: new constraints from high resolution geo-physical data. Chin. J. Geophys., 54(6):894–906. http://www.agu.org/wps/ChineseJGeo/54/06/ljb2.pdf

Qiu, J., 2014. Sea drilling project launches. Nature, 505:466–467. doi:10.1038/505466a http://www.nature.com/news/sea-drilling-project-launches-1.14562

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boyoung 发表于 2014-4-20 10:07:36 | 显示全部楼层
本帖最后由 boyoung 于 2014-4-20 10:15 编辑

慢慢强国路,海洋第一步
hbsong 发表于 2014-4-20 10:18:37 | 显示全部楼层
图很漂亮,但最好能标注地震剖面的来源。
zhangzq 发表于 2014-4-20 10:34:10 | 显示全部楼层
看来做好科学,除了研究本身,也要关注政治、放眼世界,南海钻探是个很好的例子。
 楼主| jlinwhoi 发表于 2014-4-20 12:02:30 | 显示全部楼层
回复 3# hbsong

谢谢。已加上图中引用的文献。
superlei 发表于 2014-5-5 15:25:35 | 显示全部楼层
文字讲的很通俗易懂,图很漂亮。学习了。
漫修兮 发表于 2014-6-16 05:35:13 | 显示全部楼层
一篇深入浅出的好文章。
hsjiangwhoi 发表于 2014-6-25 23:33:48 | 显示全部楼层
主题明确图文并茂的精彩好文章。感谢林老师!
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