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元宵月将连续三年 “十五的月亮十五圆”
实行工程质量安全终身责任制
我国科学家主导第三次南海大洋钻探
坚持运用法治手段 捍卫主权和领土完整
关键还是要确认 两岸同属一中
国内首条“环中国海” 邮轮航线将从天津起航
民政部原部长李立国和 原副部长窦玉沛被问责
便利台胞新政策措施将陆续公布
 

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2017年2月9日 星期
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探寻地球海陆变迁之谜
我国科学家主导第三次南海大洋钻探
2月8日,“决心”号大洋钻探船停泊在香港招商局码头。 新华社发

    新华社“决心”号2月8日电(记者 张建松)在地球漫长的历史岁月中,海洋与陆地“分久必合、合久必分”,不断变迁。海陆如何变迁、沧海如何变成桑田?这一巨大的自然之谜吸引全球科学家不断探索。

    8日,来自中国、美国、法国、意大利、挪威、日本、印度等国家的33名科学家,在香港的招商局码头登上美国“决心”号大洋钻探船,即将奔赴南海执行国际大洋发现计划(IODP)367航次任务,探寻地球海陆变迁之谜。这也标志着我国科学家主导的第三次南海大洋钻探正式拉开序幕。

    第三次南海大洋钻探包括国际大洋发现计划(IODP)367和368两个航次,共有来自13个国家的66名科学家参加,时间长达四个月。367航次首席科学家由中国科学院南海海洋研究所孙珍研究员、美国加州理工学院乔安·斯道克教授共同担任。368航次首席科学家由同济大学翦知湣教授、丹麦与格陵兰地质学会汉斯·克里斯汀·拉尔森教授共同担任。拉尔森教授入选我国的外国专家“千人计划”,在同济大学担任访问教授。

    除两位首席科学家外,我国还有24位科学家参加第三次南海大洋钻探,主要来自同济大学、南京大学、北京大学、中国地质大学、中山大学、国家海洋局第二海洋研究所、中科院南海海洋研究所、海洋研究所、深海科学与工程研究所和广州地球化学研究所等单位,代表着我国在南海地质与地球物理研究的最高水平。

    始于1968年的国际大洋钻探,是世界地球和海洋科学领域规模最大、历时最久、影响最为深远的一项国际科学合作计划,也是引领当代国际深海探索的重要科技平台。半个多世纪以来,大洋钻探所取得的科学成果,证实了海底扩张、大陆漂移和板块构造理论,极大地推动了20世纪地球科学革命。

    我国于1998年加入该计划以来,以南海为重点,先后设计和主导了两次南海大洋钻探。通过深海钻探获取的科学研究样品,揭示了南海气候演变和海盆形成过程,为研究边缘海构造和环境变化规律提供了宝贵资料。

    在前两次南海大洋钻探的基础上,第三次南海大洋钻探将聚集于南海扩张之前的大陆破裂,回答“为什么陆地会变为海洋”的科学问题。计划在南海北部水深三四千米的深海海底,选取四个站位,往下钻探千余米,钻取南海张裂前夕的基底岩石,揭示南海的成因,检验国际上以大西洋为蓝本的“大陆破裂”理论,揭示“海洋盆地怎样形成”的科学之谜。

    美国“决心”号大洋钻探船全名为“JOIDES·决心”号,是世界上最先进的大洋钻探船之一。建造于1978年,原是一艘用于石油勘探作业的钻探船,后改装为科学大洋钻探计划的专用钻探船,接替退役的“格罗玛·挑战者”号。经过2001年的改造更新,“决心”号成为21世纪国际大洋钻探的主力。

    “决心”号船长143米,宽度21米,排水量1.86万吨,能在海上连续航行75天。船上最醒目的装置是45米高的钻塔,船载直立起重机最大高度可达61.5米,最大钻探水深8235米,能在海底以下钻进2000多米。

    此外,船上还拥有1400平方米实验室,可供沉积学、岩石学、古生物学、地球化学、地球物理、古地磁等专业的科学研究。实验室配备电子扫描显微镜、X射线荧光计、X射线衍射计、气相色谱仪、热解分析仪等诸多先进仪器,堪称一座国际合作的深海研究“航空母舰”。

    大洋钻探:

    推动我国科学家深入研读“南海天书”

    新华社“决心”号2月8日电(记者张建松)如果将地球的形成与演化比作一部“天书”,南海就是这部书中最精彩的篇章之一。为了从海底深处“查阅资料”,我国正在开展的“南海深部计划”与国际上的大洋钻探计划紧密结合,我国科学家共主导了三次南海大洋钻探。

    国际大洋钻探是一个开放性的国际合作研究计划,各国科学家通过各自提出建议书的国际竞争,争取钻探航次。1998年,我国正式加入国际大洋钻探计划以后,同济大学汪品先院士提交的《东亚季风在南海的记录及其全球气候意义》建议书,很快争取到第一个南海钻探航次,即IODP184航次。1999年春,“决心”号大洋钻探船首次驶入南海,实现了我国深海科学钻探零的突破。

    千万年来不断堆积在海底的沉积物,为科学家研读“南海天书”提供了最真实的“历史档案”。首次南海大洋钻探,目标就是取得深海沉积的连续记录,以研究气候系统尤其是东亚季风的演变历史及其原因。“决心”号在南海6个深水站位共钻了17口钻孔,从水深2000-3300米的海底钻入地下,最深的一口深入海底以下850米,取得高质量岩芯总计5500米,取芯率将近95%,超额完成任务。

    为深入“研读”首次南海大洋钻探取的丰富“历史档案”,在科技部和国家自然科学基金委员会等部门的支持下,来自全国8个单位的科学家,在统一的计划下,共完成30余种实验项目、6万多次分析。“南海天书”的一些篇章渐渐呈现在科学家眼前。

    例如,通过获取南海3200多万年来的深海沉积记录,首次“回眸”探讨了2000多万年以来气候周期性的演变;发现大洋碳循环的长周期,揭示了气候周期演变中热带驱动的作用;用深海记录中的多项指标获得了东亚季风演变历史,证明和南亚季风的演变有十分相似的阶段性;取得南海演变的沉积证据,证明海盆扩张初期已经有深海存在,最强烈的构造运动发生在渐新世晚期,到300多万年前,南海沉积环境才出现强烈的南北差异。

    为了更加深入解读南海的“生命史”,2014年,我国科学家主持了第二次南海大洋钻探。“决心”号再次来到南海,执行IODP349航次任务。这次钻探,科学家的研究对象是南海海盆大洋岩石圈演化以及深水沉积环境变迁,钻探对象从沉积岩拓展到火成岩,研究目标从环境演变扩大到海盆成因。

    “决心”号共完成5个站位的取芯,和2个站位的地球物理测井工作,钻探深度共4317米。其中,沉积岩取芯1524米、基底玄武岩取芯78米,获得最大井深1008米,首次获取了南海深海盆的沉积岩和大洋玄武岩岩芯记录。

    通过深入“解读”这些来自南海海盆的珍贵样品,我国科学家已经绘制出南海的“生命地图”:南海东部次海盆“出生”于约3300万年前,“死亡”于约1500万年前;西南部海底“出生”于约2300万年前,“死亡”于约1600万年前。此  外还发现:南海在形成过程中有多期大规模火山喷发,南海深海盆有反复变化的沉积历史等。

    目前,我国科学家主导的第三次南海大洋钻探再次拉开序幕。与前两次相比,这次钻探目标更深、难度更大,“决心”号两个航次均聚焦于南海扩张之前的大陆破裂,力争能钻到南海张裂前夕的基底岩石,从南海形成的最早源头研读“南海天书”。

    我国科学家为何要如此执着地研读“南海天书”?

    这是因为南海是我国的“母亲海”!

    据中国科学院南海海洋研究所特聘研究员、第二次南海大洋钻探首席科学家林间教授介绍,大约在4000万-5000万年前,我国大部分地区还是干旱少雨的一片荒漠,东亚季风以及南海的形成,给这片大陆送来了丰沛的雨水,焕发了勃勃生机。作为地球上低纬度最大的边缘海,南海地处全球最高的珠穆朗玛峰和全球海洋最深的马里亚纳海沟之间,位于全球最大的海洋板块(太平洋板块)、全球最大的大陆板块(欧亚板块)以及菲律宾海板块等多板块汇聚之处。特殊的地理位置,使南海研究对气候变化、板块构造、地质灾害等研究都具有重大意义。

    研读“南海天书”还对了解整个地球“生命史”都具有重要学术意义。太平洋是全球最大的海洋,东西两边却非常不对称。太平洋西部边缘有众多的边缘海,包括白令海、鄂霍次克海、日本海、东海、南海、苏禄海、塔斯曼海等,而太平洋东部的边缘海却较少。以南海为样本,解读这一重要而奇异的科学问题,可对研究地球的板块演化有重要意义。

    此外,大洋中脊环地球海底65000多公里长,是海洋地壳与板块的“出生地”,也是地球上最长的火山链。如今的南海洋中脊已经死亡,而如今的太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋底的洋中脊,却大多数都是活的。与南海洋中脊进行对比研究,还可以读懂地球洋中脊的“生命故事”。

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