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南海大洋钻探系列报道之七:动荡的南海深部(二)

时间:2014-02-21浏览:11

“南海大洋钻探”专栏
[编者按] 小年夜从香港出发的大洋钻探船,载着同济的七位教授,正在南海四千米的深海底探索奥秘。听吧,这就是他们从船上发来的信息。让我们和深海战士们在一起,为航次的成功祝福,为同济人的深海贡献而自豪!

动荡的南海深部(二)

??????? 南海大洋钻探349航次开钻的第一个站位,虽然是位于深海盆中部的平原地区,但站位附近海山林立,地形陡峭,容易诱发被喻为“海底风暴”的浊流事件。翻开南海海底地形图,首先映入眼帘的是中央海盆近东西向展布的海山链,其延伸从我们的站位以西约80公里向东300多公里,然后进入到水深5000余米的马尼拉海沟。黄岩岛大致就位于这个海山链的中间位置,从海底平原起算有4250米之高。站位东西两侧50公里范围以内分布有几座大型海山,西部的称为珍贝海山,这座海山没有出露海面,海山顶部在海平面以下约700米,算一下其高度也有3550米;东部海山的高度与其相近,是黄岩岛海山群中的一座。站位向北方向延伸150公里范围是宪南和宪北海山链,最高海山的顶部距离海平面约500米。这些火山群被认为是南海扩张形成后才陆续发生的,推断是几百万年前或一两千万年前形成的。如此大规模的深海火山活动在深海沉积中有无记载呢?“决心号”的钻探将揭开南海深部这页“历史”。

??????? 当第二周钻探至海底以下六百多米时,取上来的岩芯都是黑色的火山角砾岩。这是一种由火山爆发形成的砾石经过短距离的搬运、堆积而成,类似于现代火山喷发在火山口附近堆积的物质。这些砾石的成份多数是深色的玄武岩和火山玻璃,都是呈角砾状。这告诉我们在南海中部曾经发生猛烈的海底火山爆发事件,因为只有海底火山喷发才能形成这样的基性玄武岩角砾,而且距离我们的钻探地点比较近。还令我们感到吃惊的是,这些火山碎屑物质都已经固结成岩。当沉积物受到上面地层的负载进行压实后,加上沉积物颗粒间孔隙水的化学作用,会形成一种自身矿物(通常是硅质或钙质),如同胶水一样将沉积物颗粒牢固地粘在一起,从而使松散的沉积物变成坚硬的沉积岩。1999年春在南海实施的第一次大洋钻探计划(ODP184航次),曾经在南海北部三千两百多米的水深处钻取八百多米厚的岩芯,直到那个钻孔底部都没有固结成岩,这说明南海深部当时的沉积和成岩环境发生巨大转变。

图片说明:火山角砾岩岩芯照片,不同颜色的标签是船上科学家拟采样开展航次后研究的位置
(图片说明:火山角砾岩岩芯照片,不同颜色的标签是船上科学家拟采样开展航次后研究的位置)

??????? 继续钻探发现这样的火山角砾岩厚度达两百余米,中间频繁夹有浊流沉积的砂泥岩层,寓意发生过多幕海底火山爆发事件,每次爆发之后都会有一段相对平静的时期,深海浊流沉积仍然时有发生。这样的火山爆发事件是什么年代发生的呢?要还原出当时的爆发过程,首先要弄清这些火山角砾岩的沉积时间。通过刘传联教授“决心号上的超微小屋”、李前裕教授“探究深海生物化石编年”、以及赵西西教授“解密南海深部磁性条形码”文中所述的地质年代研究方法,他们推断火山角砾岩大致从一千多万年以前就开始了,并持续数百万年。在这长达数百万年期间,南海深海火山可能频繁爆发,加上火山活动间隙的浊流作用,当时的南海深部可能如同一个兵戎相见的“战场”。钻孔附近竖立在海底平原上的座座海山可能就是在这“乱世”中形成,每座海山就是当时爆发的火山口,如同占据各方的“军阀”。目前还难估计当时的海底火山爆发是否已喷出海面,但作为南海中部傲视海底群山的黄岩岛,显然当时已“冲出”海面,成为这次钻探第一个站位海域最高的海山。这些耸立在海底平原上三四千米高的海山群,数百万年以来都一直“沉浸”在深深的海水之中。

??????? 正当我们在“决心号”上热火朝天地描述火山角砾岩期间,申城迎来了入冬以来的最低温,起源于西伯利亚的冷空气途径上海时刮起七到八级东北风,向南吹到南海中部时虽然已减为五到六级,但还是掀起了三米高的大浪。“决心号”钻探船有明显地晃动,不如前些日子那样平稳。想象着数百万年以前南海深部火山爆发的情景,体验着今天“决心号”在海浪中摇摆,俨然感受到一个动荡的南海。

(文/图 刘志飞,2014年2月20日,于南海“决心号”钻探船)

最后更新 (2014-06-02 14:09)

 
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