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加勒比海南大学洋商量367航次开钻,北海是怎么

时间:2019-09-30 13:03来源:科技之门
近日,大洋钻探船“决心号”(JOIDESResolution)顺利抵达南海北部洋陆过渡带上的第1站位,随着钻头顺利钻入海底,标志着国际大洋发现计划(InternationalOcean Discovery Program,IODP)南海大洋

近日,大洋钻探船“决心号”(JOIDES Resolution)顺利抵达南海北部洋陆过渡带上的第1站位,随着钻头顺利钻入海底,标志着国际大洋发现计划(International Ocean Discovery Program, IODP)南海大洋钻探367航次正式开钻。中国科学院南海海洋研究所研究员孙珍任IODP367航次中方首席科学家。团队由来自中国、美国、法国、意大利、挪威、日本、印度等国家的33位科学家组成,其中中国科学家13位,来自南海海洋所、同济大学等单位。 据悉,IODP367航次与368航次段均属第三次南海大洋钻探航段,具有同一科学主题,计划在南海北部近4000米水深的海底进行四个站位超千米的大洋深钻取芯研究,聚焦南海扩张之前的大陆破裂,揭示南海陆海变迁之谜。与前两次南海大洋钻探相比,这次钻探层位更深、难度更大,力争钻到南海张裂前的基底与岩石。

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由我国科学家主导的第三次南海大洋钻探“上半场”IODP367航次圆满结束。4月9日,“决心”号大洋钻探船停靠香港维多利亚港招商局码头,为开展“下半场”IODP368航次进行物资补给和人员交换。

据南海海洋所业务副所长、所特聘研究员、参加三次南海大洋钻探并担任第二次南海钻探首席科学家的林间介绍,南海是地球上低纬度最大的边缘海,位于全球最大的海洋板块、最大的大陆板块以及菲律宾海板块等的汇聚之处,其地理位置特殊,对研究东亚乃至全球的气候变化、板块构造、地质灾害等都具有重要的科学意义。

科学家们在讨论某站位取出的白云岩。 同济大学供图

第三次南海大洋钻探包括“决心”号IODP367和IODP368两个航次,共有来自13个国家、66名科学家参加。“决心”号于2月13日从香港启程前往南海北部目标钻探海域,近两个月来,在南海北部U1499和U1500两个钻探站位,共进行了4个钻孔的钻探。钻探总长度达4124米,共钻取岩芯940米,其中玄武岩约115米。

南海海洋所共有7位科学家参与第三次南海大洋钻探工作。在未来的四个月里,他们将与来自世界各国的科学家一起,在海上探索南海成因与大陆破裂机制,力争在研究南海海盆演化上取得新突破。

6月11日,伴随着美国“决心号”钻探船停靠上海南港码头,由中国科学家建议、设计并主导的我国第三次南海大洋钻探,至此圆满完成了两个航次、历时4个月的科学考察任务,这也是国际大洋钻探船首次停靠中国大陆港口。

据IODP367航次中方首席科学家、中科院南海海洋研究所孙珍教授介绍,第三次南海大洋钻探“上半场”最大的惊喜,首先是在南海海底再次发现了“大洋红层”。这是继2014年第二次南海大洋钻探之后,“决心”号再次在南海海底钻到“大洋红层”,具有重要科学研究意义。其次是成功钻到南海洋陆过渡带的基底岩石,共钻取上百米南海扩张最早期的玄武岩,为研究南海如何孕育诞生提供了珍贵的第一手材料。此外,钻探还令人意外地发现,在南海北部海底的“大洋红层”之下,还像“谜一样”地存在厚厚的砾石层和钙质砂岩,这为研究南海增添了更多的科学魅力。

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这次钻探,掀开了3800万年前南海一带地球大陆板块分裂奥秘的神秘一角。虽然从南海深处钻取的众多样本还有待深入研究,但第一手资料已经显示,南海大陆岩石圈破裂形式,并不是此前国际学术界普遍认定的大西洋机制。科学家们发现了南海从陆地到深海的沉积证据,也证实在南海演变过程中有过强烈构造运动的深海沉积环境。这些证据,也许将改变南海成因的原有观点,导致东亚和西太平洋演变历史的重新认识。

南海是西太平洋最大的边缘海,也是我国岸外最重要的深海区。我国于1998年加入国际大洋发现计划以来,先后设计和主导了两次南海大洋钻探,即1999年的ODP184航次和2014年的IODP349航次。第三次南海大洋钻探目标是钻取南海的基底岩石,揭示南海成因,探寻大陆如何破裂、海洋盆地如何形成的科学之谜,检验国际上以大西洋为“蓝本”的非火山型大陆破裂理论。

钻取到的沉积岩芯

钻探了7个站位17个钻孔,总钻探深度达7669.3米——有望打破40年来关于南海成因的观点

第三次南海大洋钻探,不仅是我国科学家主导的一次科学前沿探索活动,也是加强科普宣传的好时机。两个月来,利用“船对岸”视频连线设备,“决心”号上的科普宣传专员和各国科学家们,共组织进行了99场科普连线活动。

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6月12日,国际大洋发现计划中国办公室和同济大学在上海召开新闻发布会,介绍了南海新一轮大洋钻探的科考情况及多项重要科学发现。

“决心”号在香港进行物资补给和人员交换后,将继续奔赴南海北部目标海域,执行第三次南海大洋钻探的“下半场”任务。IODP368航次的首席科学家由同济大学翦知湣教授、丹麦与格陵兰地质学会汉斯·克里斯汀·拉尔森教授共同担任。9日,两个航次的首席科学家在“决心”号上进行工作交接。

科学家观测岩芯

第三次南海大洋钻探包括IODP367和368两个航次,自2月8日在香港起航,共有来自中、美、英、德、法、意等14个国家的64名科学家参加,其中有来自国内13所高校和研究所的26位中国科学家。367航次首席科学家由中国科学院南海海洋研究所孙珍研究员、美国加州理工学院乔安·斯道克教授共同担任。368航次首席科学家由同济大学翦知湣教授、丹麦与格陵兰地质学会汉斯·克里斯汀·拉尔森教授共同担任。拉尔森教授入选我国外国专家“千人计划”,现为同济大学访问教授。

据翦知湣介绍,这一轮南海大洋钻探聚焦南海扩张之前的大陆破裂,旨在探讨“陆地如何变成海洋”这一基础科学问题,同时也为南海北部油气勘探战略中的关键问题寻求科学答案。

此次科学家们在南海北部海域一共钻探了7个站位共17个钻孔,总钻探深度达7669.3米,在其中6个站位成功获取2542.1米具有极高科学价值的沉积物、沉积岩、玄武岩和变质岩宝贵岩芯,为航次后续的深入研究打下了坚实基础。6个站位由北向南依次为被动大陆边缘、陆洋过渡带以及早期洋壳,所钻取的新生代沉积层基底,第一次发现南海前张裂和同张裂期的构造、沉积和岩浆活动。钻探结果显示,南海大陆边缘在始新世时已发生陆壳减薄和沉降,在渐新世的同张裂期已处于深水环境,并发生复杂的沉积和深海火山活动,稍后期的岩浆活动已具有典型洋中脊玄武岩特征。

“南海这种独特的‘非火山型’张裂过程,明显不同于北大西洋伊比利亚—纽芬兰‘非火山型’这一世界典型,揭示了南海不同于大洋模式的边缘海张裂机制。南海的发现丰富了我们的认知,大陆破裂的机制有待重新评价。”翦知湣说。

此次钻探还发现了距今3000多万年的始新世深海底栖有孔虫,有望打破40年来关于南海成因的观点:法国人提出印度的碰撞使印支半岛向南突出,推出了南海,原因在北边;英国人认为古南海向婆罗洲的俯冲,拉开了南海,原因在南边。而南海大洋钻探的结果则揭示了南海深海盆由东向西推进的记录,说明原因很可能在东边。这有待进一步研究和验证。

争取成为IODP的平台提供者,建造自己的大洋钻探船——中国海洋研究正在加速

“既能下海又能入地的,一类是海洋地质科学家,一类是石油开采者。”翦知湣自豪地说。而能够让科学家们的“下海+入地”梦实现的,是一艘设施先进的大洋钻探船。

与其说“决心号”是一艘美国船,不如说它更像一艘国际合作船,足迹遍布全球各大洋,已经向地球深处打下3600多个钻孔,取回几万筒岩芯。科学家们在船上被分成两班,每班每天工作12小时,每次取芯管钻取的岩芯一提升上船,部分样本立刻就会被取样检验,昼夜不息。可燃冰、海底热焰的首次被发现等诸多成果,都得之于大洋钻探。

国际大洋钻探计划始于1968年,美国、日本、欧盟是其中主力。中国加入该计划不过20年,但在深海研究领域取得的成果和进展令人欣喜:1999年,“决心号”首次驶入南海,执行IODP184航次,实现了中国海区深海科学钻探零的突破,研究的重点是东亚季风变化。2014年,“决心号”第二次到达南海,执行IODP349航次任务,主题是研究南海的海底扩张。2017年,仅相隔3年之后,又一次执行第三次南海大洋钻探任务,由于钻探4口深井的进尺长、难度大,需要用4个月才能完成,于是有了IODP367和368这两个航次。在过去4年里,中国参加IODP“决心号”航次的人数仅次于美国,跃居第二。

科学家们表示,4次大洋钻探成功获取了反映南海深海盆长期演化历史的岩芯,从海盆如何张裂形成、海底如何扩张,到气候环境和沉积作用如何演变,均取得了一系列的突破性进展。这不仅使南海成为全球地质研究最好的边缘海之一,而且由此建立起的我国具有国际水准的深海研究队伍,正推动我国的深海科学进入深海研究的国际前沿。同时,还推进我国对南海深水油气勘探的理论认识,从基础研究的角度为南海资源开发服务。

除此之外,中国科学家们还有一个更大的海洋梦想。据介绍,中国IODP“三步走”战略目标已经确定:第一步,实现2至3个以我国为主的匹配性项目建议书航次;第二步,仿效欧洲,争取成为IODP又一个平台提供者;第三步,建造中国自己的大洋钻探船。此轮第三次南海大洋钻探圆满画上句号,标志着中国IODP“三步走”战略目标中的第一步已圆满完成。

中科院院士、同济大学教授汪品先介绍,半个世纪以来,国际大洋钻探一直是地球科学的最前沿,而当前国际深海研究经费支持发生困难,客观上为我国提供了良机。我国正在推动建造国际第四个大洋钻探岩芯库和实验室,发起和主办大洋钻探新十年(2023至2033年)学术目标的国际讨论,争取2019年主办讨论科学计划的国际大会,与国际学术界共同制定新十年大洋钻探的科学目标,并由此得出对世界第三条大洋钻探船的技术要求。在此基础上,实现中国IODP“三步走”战略的第三步目标,建造国际大洋钻探船,从国际的最高层深海合作中脱颖而出,成为国际大洋钻探的重要领导力量。

(原载于《人民日报》2017年06月13日12版)

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