南海探测

苏更林

南海一向被誉为是我国的“母亲海”，讲好南海的故事是我国科学家的不懈追求。鸡年伊始，由我国科学家主导的第三次南海大洋钻探拉开了序幕，标志着我国“南海深部计划”进入冲刺阶段。4月9日，由我国科学家主导的第三次南海大洋钻探“上半场”IDOP367航次圆满结束。“决心”号钻探船在香港进行物资补给和人员交换后，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。

认识地球：南海是个理想的“窗口”

说起地球，我们通常会联想到生机盎然的大陆。其实，在我们居住的地球上，除了大陆之外，还有面积更大的海洋。据科学家计算，地球的表面积大约为5.1亿平方千米，而海洋的面积多达3.61亿平方千米，占地球表面积的70.8%。难怪宇航员从太空中俯视到的地球，是一个蔚蓝色的“水球”。人们在欣赏这个美丽的“水球”同时，还是感受到了蓝色海洋的辽阔和深邃。认识地球，海洋不应成为“世外桃源”。否则，研究地球就变成了“盲人摸象”。

广袤的海洋尽管只是地球的一部分，却承载了整个地球演化的历史。地球上的海洋大部分是深海，即超过2000米水深的海洋。深海大约占海洋面积的84%，这是人类知之甚少的神秘世界。

我国深海研究选取南海作为突破口，自然有其科学方面的考量。南海是西太平洋地区最大的边缘海，是全球接收大陆源碎屑沉积物最多的半封闭海盆。同日寸，南海还具有丰富的保存完好的半深海沉积物质，因此是开展深海研究的“天然实验室”。

探海神针：打捞南海沉睡的“记忆”

南海作为全球最大的边缘海之一，面积大约为350万平方千米，最大水深可达5 500多米。一位古海洋学家曾说过：“中国南海中可能会有地球上最迷人的地质记录。”这无疑激发了人们对南海探索的热情。

如果把南海的发育比作生命历程的话，那么海底扩张形成的构造演化就是它的“骨架”，而深海沉积过程和盆地充填就好比它的“肉”，至于深海生物地球化学过程就好比它的“血”。也就是说，要从岩石圈、水圈和生物圈相互作用的层面，再造南海的深海盆地发育过程，从而为认识地球提供科学有效的线索。

我们常说“上天入海”，其实下深海要比上青天难上许多，厚达几千米的海水就是科学家“入海”的最大屏障。在地球的外层空间，我们可以借助电磁波进行通讯和测量。可是，包括阳光在内的电磁波在水中的传播就显得力不从心了。

那么，在漆黑、高压的深海海底，我们该采用什么样的方法来进行深海探测呢？大洋钻探不失为一个科学有效的方法。大洋钻探的核心就是深海采样技术，即让特制的“探海神针”穿越深海打到沉积层内，再利用特殊的装置把样品完好地取上来。

在第三次南海大洋钻探“上半场”中，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。在IODP367航次第二个钻探站位，“决心”号插入南海海底的“探海神针”超过1500米，这一钻井深度在国际大洋钻探历史上达到全球第七。

深海沉积：打开南海天书的“钥匙”

从深海海底入手研究海洋变迁及其对地球环境的影响，南海是一个最佳的选择。南海虽小，但在地质演变方面却是“五脏俱全”。

现在，分布在深海底部的沉积物越来越引起了科学家的重视。科学家对古环境、古气候的研究，是以地质时期留下的实物记录为依据的，而深海沉积物是极为理想的样本。由于深海与陆地几乎是隔绝的，因此深海沉积物不易受到外界的干扰破坏，这样就可以保持连续的记录了。正是由于它们蕴含了丰富的地质信息，才成为了古海洋学、古气候学研究的重要标本。

可喜的是，在第三次南海大洋钻探“上半场”，在南海海底再次发现了“大洋红层”。这是继201 4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”。此外，“决心”号还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。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。

微体化石：为沉积物定年的“标签”

在海洋严酷的环境中，有无数顽强的生命生存着。走进深海海底，探寻深海沉积物中的微体化石（微体化石是指需用显微镜来进行观察的微小生物的化石。像有孔虫、钙质超微化石等都被称为海洋微体化石），将有助于揭示海底生命的生存秘密，并回答古海洋和古气候演化历史的诸多问题。

有孔虫以海洋为家，生死不离海洋。有孔虫是沧海桑田变化的“见证者”，因外壳上有一个大孔或多个细孔而得名。每一个浮游有孔虫属种都有自己的生命轨迹，因此会在海洋的沉积物中留下痕迹。科学家就是通过有孔虫不同属种出现和消失的时间来确定沉积物的年龄的，是为沉积物定年的“標签”。有孔虫对环境的反应特别敏感，其壳体可反映出许多环境信息，是很好的海深指示生物。

在海洋中，还生活着一群非常特殊的单细胞浮游藻类，需要用高倍显微镜放大1000倍以上才能看清它们。它们的寿命都很短，有的只有几天，最长的也不过数周。在它们的生命历程中，能够分泌出许多圆盘状的碳酸钙“骨骼”包裹在身体外面，就像穿上了一套盔甲一样。这种微小的“骨骼”被称为颗石，这种藻类就被称为颗石藻。这些颗石藻的“骨骼”承载了颗石藻生命以及环境的许多信息。当颗石藻细胞消亡之后，这些“骨骼”就会慢慢沉降在大洋深处，逐渐变成化石并长久保存下来。

由于沉积物的沉积速度非常缓慢，平均每千年仅沉积1毫米，因此1米的样品就可记录百万年的历史。由于超微化石的保存状况和组合变化都很大，因此所指示的地层年龄更是十分复杂。

利用超微化石可以迅速得出沉积物的年龄，并且结果也较为准确。所以，在历次大洋钻探航次中，超微化石分析都是不可或缺的一项工作。超微化石对温度也十分敏感，因此可以按属种分布进行古温度的分析。

无论南海海底沉积物的历史多么久远，但当它们呈现在科学家眼前的时候都是新鲜的证据。当这些证据形成一个完整的链条时，南海的“前世今生”就会浮出水面了，届时将会促进地球科学的发展。

责任编辑：陆艳 责任校对：夏越