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我國第三次南海大洋鉆探 欲揭示“陸地為何變海洋”

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2017-10-11 13:29:35  閱讀次數:372 次

經過1個多月的艱難鉆探,我國科學家主導的第三次南海大洋鉆探,25日成功“觸摸”南海洋陸過渡帶基底,“決心”號在南海北部的海底1380米深處,鉆取到灰黑色的玄武巖。

上個月初正式拉開帷幕的第三次南海大洋鉆探,共有來自13個國家的66名科學家參加,包括“決心”號IODP367和IODP368兩個航次、共4個月時間。目標是在南海北部的洋陸過渡帶,鉆取南海張裂前夕的基底巖石,揭示南海成因;檢驗國際上以大西洋為藍本的“非火山型大陸破裂”理論,揭示“陸地為什么會變為海洋、海洋盆地怎樣形成的”科學之謎。

而古今塵世知多少,滄海桑田幾變遷——日前,在放大1000多倍的顯微鏡下,“決心”號上科學家讀懂了從南海海底鉆取的巖芯中“超微世界”的語言。

鈣質“超微化石”顯身手

在浩瀚的海洋世界,生活著一群非常特殊的單細胞浮游藻類。

它們漂浮在200米以淺的上層海水中,依靠光合作用生長;它們個頭極小,直徑僅幾微米至幾十微米,需將顯微鏡放大1000倍以上才能看到;它們數量眾多,平均1升海水中就生活了成千上萬的“居民”;它們生命很短,多則數周,少則幾天。

然而,就在這短暫的生命里,它們能分泌許多圓盤狀的碳酸鈣“骨骼”,一片一片包裹在身體外面,像穿上了一套盔甲。這種微小的“骨骼”,科學家們稱為“顆石”,這種藻類就被稱為“顆石藻”。

當“顆石藻”死亡后,記錄它的生命及生長環境信息的“顆石”,就會慢慢沉降在大洋深處,逐漸變成化石,長久保存下來。科學家將這類微小生物成因的碳酸鈣質化石,稱為“鈣質超微化石”。

由于具有演化快、分布廣、全球可對比性好、樣品制作簡單、鑒定速度快等優點,鈣質超微化石在生物地層鑒定和古海洋學研究中大顯身手。正在進行的第三次南海大洋鉆探IODP367航次中,中國科學院南海海洋研究所蘇翔和意大利帕維亞大學克羅蒂亞·盧比,負責鈣質超微化石地層鑒定工作。

親歷南海“翻天覆地”大事件

在每一管巖芯最底部的鉆頭樣品中,蘇翔和克羅蒂亞只需用牙簽挑起一點點沉積物,然后涂片、封片、固定,僅幾分鐘時間就可制成超微化石玻片。放在顯微鏡下觀察,尋找超微化石標志性屬種,進行地層定年。

“鑒定工作開始很順利,在第一個鉆探站位的第一管巖芯中,我們就發現了一個生活在29萬年前的標志性屬種,從而可判斷第一管巖芯是小于29萬年的中晚更新世沉積物。”蘇翔介紹說,“但是,隨著鉆孔越來越深,超微化石越來越難找。”

這是因為鉆探海域水深有3770米,在南海的這個深度,碳酸鹽極易溶解、很難保存,鈣質超微化石受到很大影響,很多化石都“缺胳膊少腿”,保存得很不完整。

“但從第六管巖芯開始,超微化石又變得健康完美。在顯微鏡下,個個結實飽滿、數量眾多、密密麻麻。地層年齡上,從40萬年直接跳到300萬年左右。變化之大,著實令我們吃驚。”蘇翔說。

這種不正常的現象,在鉆孔中從50米一直持續到110米左右。直到第12管巖芯才恢復到正常狀態,超微化石指示的年齡在70至80萬年。

“這種‘新-老-新’交錯的地層年齡,在正常沉積過程中是不可能出現的。然而,超微化石用它們的親身經歷告訴我們:這里一定發生了一次翻天覆地的大事,徹底改變了地層面貌。此后,船上沉積學家也判斷這是一個巨大的滑塌體,這些沉積物都是從其它地方整體搬運過來的。”蘇翔說。

“在超微世界的江湖里,每一個超微化石屬種就好像一個武林門派。各個門派從創立到興盛再到衰落,在地層的歷史舞臺上,輪流坐莊,你方唱罷我登場,好不熱鬧。”蘇翔形象地說,“對超微世界越了解,就越覺得每天在顯微鏡下看到的,不是一枚枚枯燥化石,更像是閱讀一部用它們語言書寫的、跌宕起伏的武俠小說。”

航海时代闯关