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南海大洋钻探系列报道之四:解密南海深部磁性“条形码” (一)

时间:2014-02-14浏览:147

“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!

解密南海深部磁性“条形码” (一)

??????? 2014年1月29日的香港,风平浪静,阳光灿烂。国际大洋发现计划(IODP)的钻探旗舰“决心号”载着全船121名人员,晌午后驶离香港维多利亚海港奔向南海,揭开IODP 349航次的序幕。这是笔者自1990年来第12次登上“决心号”进行大洋科学考察。与以往不同,这次航行是由中国科学家设定,由亚搏在线登录入口牵头的我国新一轮南海大洋钻探。有包括共同首席科学家在内的七位来自同济的航次科学家。扶在“决心号”的顶层甲板栏杆旁,我感到作为一名新同济人的崇高科学责任,心情像被“决心号”劈开的波涛一样,久久不能平静。除了感谢首席科学家们和IODP给我这次到祖国的边缘海域进行科学实践的机会之外,亦暗暗立志和大家一道,为探索出南海扩张演变的构造历史的秘密在南海“大干一番”!

图片说明:作者在“决心号”钻探船古地磁实验室超导磁力仪前开展测试研究工作
(图片说明:作者在“决心号”钻探船古地磁实验室超导磁力仪前开展测试研究工作,刘志飞摄)

??????? 我在349航次中是开展古地磁学工作,具体来讲就是用磁性地层学的方法来帮助测定岩石和沉积物的年代,从而为南海海底扩张的年代与过程、深海沉积过程对海盆演变的响应等核心科学问题提供重要依据。磁性地层学是古地磁学与地层学之间的一门交叉学科,其核心是利用岩石中记录地球磁场的极性变化、地球磁场的长期变化、以及岩石磁性参数的变化特征进行地层的划分和对比。众所周知,地球磁场自形成后一直在变化中,既有千年尺度有规律周期性的长期变化,又有几千年至百万年尺度的非周期性地磁场极性倒转变化(即磁极与今天南北极分布正好相反)。 在磁极倒转图中,古地磁学者用黑色表示和今天地球磁极一致的“正向磁性”,白色表示与此相反的“反向磁性”。这些黑白线条构成了地球独特的“条形码”,形象地表示了磁极在地质历史时期中的频繁交替。每个“条形码”都有自己的年龄和持续时间,是地球磁场的“指纹”。 由于地磁场倒转的全球性、同时性和可信性,使磁性地层学方法广泛应用于海、陆相沉积序列的划分和对比。正因为此,自国际大洋钻探计划DSDP阶段(当时称为“深海钻探计划”)首次实施起,磁性地层学在大洋钻探研究中就占有了不可或缺的重要位置。与本次航次的古生物学和沉积学研究一样,磁性地层学工作可谓是南海钻探研究的排头兵。

??????? 果然,这个排头兵的作用在南海349航次第一个站位上就派上了用场。当“决心号”气喘吁吁地赶到南海中央海盆站位,于2月1日午夜从U1341A孔取上第一根近十米长的岩芯时,大家都迫不及待地想知道岩芯中沉积物的年龄。船上的有孔虫专家和钙质超微化石专家发现沉积物中有0.4-2.5百万年的化石。如同同济的刘志飞教授,刘传联教授和李前裕教授文中描述,南海的深部并不平静,频繁发生过浊流沉积事件。浊流作用不仅大规模地搬运物质,造成沉积物的颗粒由底部向上变细的沉积旋回,同时也带来生物化石的再沉积。U1431A孔为地球化学用的实验孔,原本无须进行古地磁测量。那日我正好值班,把每个岩芯都进行了古地磁测试。发现该岩芯所包含的全是正极性段, 应属于标准极性柱中的布容正极性期(距今约78万年以来)。由此帮助古生物专家们确认他们发现的2.5百万年的化石为再沉积产物。之后我们通过U1431D钻孔的古地磁样品测试研究,证实了这个发现。继而根据正负极性段和磁学属性所建立的极性单位,我们发现U1431D钻孔岩芯记录了布容正向极性时(Brunhes,0-0.781百万年)、松山反向期中的贾拉米洛(Jaramillo,0.988-1.072百万年)和奥尔都维(Olduvai,1.778-1.945百万年)极性亚时等其他磁极性时期。根据这些古地磁资料可以确定第四纪以来站位沉积物的沉积速率以及浊流旋回的频率。这些初步结果除了让我领略科学发现的喜悦之外,又一次感受到“岩石和沉积物不会撒谎”这一说法的正确性。

??????? 我在“决心号”上的工作时间是从中午12点到半夜12点。下班后通常去船尾的直升飞机场跑步锻炼。夜深人静时每每看到海豚和其他鱼类沿着船边跳跃起舞,不禁想到它们说不定是受南海龙王委托,前来引导我们这些叫科学家的人们进去南海龙王的秘密小房,去摸出南海海底扩张的记录匣,拖出解开南海地质演变历史的金钥匙呢!

(文 赵西西,2014年2月12日;注:作者为亚搏在线登录入口海洋高等研究院特聘研究员,美国加州大学圣克鲁斯分校研究员)

最后更新 (2014-06-02 14:09)

 
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