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南海大洋钻探系列报道之二:“决心号”上的“超微小屋”

时间:2014-02-12浏览:26

“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!

“决心号”上的“超微小屋”

??????? 在“决心号”古生物实验室的尽头,用黑色的帘布隔开形成了一间小屋,这是超微化石组工作的地方,被大家形象的称为“超微小屋”。

图片说明:作者在超微小屋
(图片说明:作者在超微小屋)

??????? 我上的是夜班(午夜12点到中午12点)。夜深人静的时刻,置身于茫茫大海,双眼凝视在1千多倍的显微镜视域内,看到的是仅仅几个微米的化石,恰如夜空中闪烁的点点繁星,忘却了时间和地点,心里格外的平静。

??????? “超微化石”全称是钙质超微化石,是一种单细胞的海洋超微浮游植物产生的化石。这种化石在海洋沉积物中分布广、数量大、演化快,因此是确定沉积物形成年代的极佳手段之一。它兼具“小、快、灵”的特点:小是指其个体仅有几个微米;快是指能在获得样品的第一时间迅速处理观察得出样品的年龄;灵是指其具有较高分辨率的生物演化界面,得出的年龄较为准确。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工作之一。

上图是一种颗石藻球(钙质超微浮游植物的一类)的图片,比例尺是放大1万倍2微米。颗石球表面的颗石散落到海底保存为化石,就是钙质超微化石。
(图片说明:上图是一种颗石藻球(钙质超微浮游植物的一类)的图片,比例尺是放大1万倍2微米。颗石球表面的颗石散落到海底保存为化石,就是钙质超微化石。)

??????? 南海349航次超微化石地层工作一开始并不顺利,简直有点打晕的感觉。大年初一的午夜刚过,当第一个站位第一筒岩芯上来的时候,船上的所有科学家及技术人员都激动万分,这是献给新年的礼物!年龄如何?化石如何?我们快速采集样品、快速制成薄片、快速拿到显微镜下观察,结果是费尽力气几乎浏览完所有的视域才找到一个保存不好的超微化石。这是多么令人失望!但这又是多么正常!

??????? 超微化石的成份是碳酸钙,碳酸钙在饱和状态下才能保存下来,如果不饱和将会溶解消失。在海洋中存在这样一个深度,叫碳酸盐补偿深度(简称CCD)。当海水深度超过CCD时,海水碳酸盐化学将处于不饱和状态,其中的钙质化石将会发生溶解作用。这样,在海底沉积物中将不会有钙质化石存在或者只剩下一些残留个体。南海的CCD大约在3500米左右,而我们所钻探的第一孔的海水深度是4250米,所以在其顶部样品中未发现大量超微化石也就不足为奇了!

??????? 故事还在继续。接下来的第二筒岩芯样品中竟然连一个超微化石也没有发现。过了大约一个多小时,第三筒样品出笼。我们同样迅速分析,结果又令我们震惊了!超微化石数量极为丰富!震惊之余,我们认真地进行化石属种的鉴定,结果再一次出乎意外!

??????? 化石成份极其混乱,不同年代的新老化石混在一起。既有四十多万年的超微化石,又有近两百多万年的化石。难道我们一下就钻到了两百万年前?这可是国际合作的科研计划,国际玩笑是开不得的。

??????? 实际上,我们遇到了古生物地层工作者最为忌讳的沉积物类型之一:浊流沉积。关于浊流沉积,刘志飞教授在“动荡的南海深部(一)”一文中已有介绍。浊流可以把不同地区、不同年代的化石搬运过来沉积到海底,因此化石成份的混乱也就能够理解了。虽然浊流沉积给我们确定沉积物形成的年龄带来了极大的困难,但对于沉积学家来说却是激动的事情,因为他们可以藉此探讨沉积物形成的动力和过程。

??????? 这就是南海349航次刚开始以来发生在“超微小屋”的故事点滴,这样的故事还会持续下去,因为对于两个多月的航次,这还仅仅是开始!窗外已微露曙光,“Core on deck ”(岩芯上来了)的广播再一次响起,新的样品分析又将开始!

(文/图 刘传联,2014年2月10日凌晨,于南海“决心号”钻探船)

最后更新 (2014-06-02 14:10)

 
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