冰川覆盖下造山带的构造、气候及其相互作用——IODP 341航次介绍

葛淑兰

国家海洋局第一海洋研究所

    

    2013年5月29日,我怀着既忐忑又激动的心情踏上IODP341航次之旅,经过将近二十四个小时的旅程到达英属哥伦比亚维多利亚岛,并于次日登上仰慕已久的“乔迪斯·决心号”(JOIDES resolution)号科学钻探船,为期六十二天的阿拉斯加科学钻探活动以我始料未及的速度开始了。虽然航次期间经历了种种艰辛,但是此刻坐在办公室里回想,却觉得参加此次IODP341航次使我获得了成长和进步,也学会了从全球视野思考科学问题,而不仅仅局限在中国海及其邻近区域;同时也开始思考如何更加有效地利用各种国际科学平台解决科学前沿问题,如何能在东西方文化差异背景下有效沟通进而能够开展真正的国际化合作与交流。

 

    在整整六十二天的紧张工作和船上生活中,给我感触最深的是船上科学家的忘我工作精神,准确地说是忘我的激情。尤其是两位首席科学家,你好像随时都能看见他们——似乎他们从不休息。还有几个显然能被称为“老教授”的科学家,他们和其他年轻人一样每天要在实验室待上整整12个小时,而且只要有岩芯,就会不停地工作。这使我想起美国电影“律政俏佳人”(Legally Blonde)里女主人公在哈佛法学院毕业典礼上的话“我逐渐认识到激情不仅是学习的重要组成部分,也是法律和生活的重要组成部分”(I have come to find that passion is a key ingredient to the study and practice of law… and of life)。对于船上的艰苦工作又何尝不需要激情!只有对科学充满激情才能让你觉得每天的艰苦不再是难以忍受的。其次是船上的每一个人都似乎是天生的演说家,随便一个人站到讲台上都会神态自若、信心满满地讲上半天。回想起我第一次准备做站位报告前紧张的场景,感觉我们欠缺的还很多。整整两个月的船上工作和生活,有快乐也有眼泪,有收获也不乏挣扎,我愿意与大家分享我在船上的各种经历,希望有越来越多的中国科学家登上这艘科学考察船,在更广阔的科学天空中翱翔。

 
    艰难的开始

 
    在维多利亚窗外风景如画的三角洲观海点酒店经过了几乎无眠的一夜后,在次日中午快十二点的时候惴惴不安地来到酒店大厅,终于发现了几个“熟悉”的面孔,那是我反复对着网站上的照片观察的结果。远远看见了西恩·久利克(Sean Gulick),他是这个航次的首席科学家之一,认出他是因为他特具招牌效应的长及肩膀的卷发。还有一个人拿着名单,一个个在对照着来的人,终于在上车后发现他原来就是本航次的另一个首席约翰·积(John Jaeger),我还以为是美国执行办公室(USIO)的工作人员呢。第一次感觉原来IODP航次的首席科学家似乎做什么都要事必亲躬。大约下午两点钟,我们到达了维多利亚的奥根点(Odgen Point)码头,远远地就看见“乔迪斯·决心号”那高大的井架,着实有些兴奋。

    很快地,大家排队通过一个小屋子,把护照递过去,后来我知道负责检查护照的人员就是加拿大海关的人员。大的行李放到下面,由船上下来的塔吊一起吊上去。很快大家鱼贯而入,从左船舷的主甲板层(后来知道的)登船。本来还想肯定得让大家先放好行李休息一下,谁知很快大家就被召集到会议室开起了会。会议内容是本航次的地质背景和先前的工作基础,一直持续到下午四点才结束。而我由于没吃上早饭,又受到时差的困扰,虽然也努力地听着,但终究还是满头雾水,昏昏欲睡。幸好讲座的报告可以在船上任何一台计算机下载下来,因此利用状态好的时刻狂补了一把!

    在随后的几天理,每天都有讲座,关于船上生活的,关于安全的,关于船上网络的,还有实验室参观时样品管外打标记,样品快速和慢速扫描,样品切割,样品采取标签打印,岩心描述等等一系列的信息铺天盖地而来,我这个在国内一直被别人夸奖英语很好的人,简直如同到了最高级别的听力集训班,或者一下子被类似体育赛事直播中子弹一样的激情解说轰懵了,耳朵几乎成了摆设!当我提着几乎提不动的生存套装(survival suit),穿着鼓鼓囊囊的救生衣(life jacket),戴着不断往下掉的安全帽,拿着防护眼镜,跌跌撞撞地参加频繁的逃生演习的时候;当在电脑实验室的最底层与船桥甲板(bridge deck)的最高层之间像没头苍蝇一样乱撞找不到目的地时,感觉自己的心情就像外面的天空一样乌云密布!!就是在这样的氛围下,当5月30号下午,大家在厨房餐厅(galley)里短暂休息,有人突然叫我的名字,一位厨师端着生日蛋糕从厨房出来,同时大家开始齐声唱生日快乐歌时,我的眼泪止不住地流了下来!!也因为我的迫不及待的生日,使我成了第一周的第一个上镜的人(IODP341第一周第一张照片)!!


    高效、规范、满负荷的工作格局

 
    从5月31日离开维多利亚岛到6月4号到达我们的第一个站位,一共4天时间,科学家的一系列培训以及即将进入航次报告中的研究方法(Methods)章节的编写就是在这个期间完成的。因为第一个站位是曾经的ODP178站位,船上特意把ODP178的部分岩芯带来以供科学家们观摩和预研究。微体古生物组、沉积学家组正在就上传资料的软件接受培训。我和另外一个来自美国俄勒冈州立大学的古地磁学家在船上技术人员的陪同下对磁力仪和软件做最后的检查。大家都很兴奋,期待第一个岩芯上船。同时各实验室也针对各自即将采用的工作和实验方法编写航次报告里的“研究方法”章节。

 

    从6月5号U1417站位第一个钻孔开钻到7月28日U1421站位最后一个钻孔结束,共计五十三天,共钻取了二十个钻孔,进尺6000多米,实际获取岩心3000 多米。平均取芯率的降低是由于最后两个站位冰期陆源冰川漂砾沉积物巨砾的影响(~5%取芯率)。钻进速度可谓高效。另外给我深刻印象的是,IODP航次钻孔的钻进、终止都不是盲目进行的,船上安装的快速测量系统(主要是磁化率)使得地层对比学家(Stratigraphic Correlator)能够第一时间判断不同钻孔岩心之间是否能够很好接续,进而做出继续钻进或者必须移位钻进的决定,以保证同一个站位能够获得连续的叠接岩芯。

 

    我是以古地磁学家的身份参加这个航次工作的。我的主要工作是对取上的岩芯进行古地磁测量。每天中午十二点交接班期间都会有一个碰头会,首席科学家通报钻探进度和未来采芯计划,包括采样方式(活塞取芯筒-APC,伸缩式取芯筒-XCB,旋转取芯筒-RCB)、磁性或无磁性岩心筒、磁定向和非定向等采芯技术和方法,这些不同采芯方式对于古地磁样品的现场和后续研究极为重要;然后各个实验室汇报二十四个小时内的工作进展、最新发现和存在的问题。一般是从沉积组开始,然后是微体古生物组,本组要对每一根岩芯(9.5 m)都要取刀口样品进行现场分析,分析项目涵盖有孔虫、放射虫和硅藻。然后就是我所在的古地磁组,接下来是物性、地球化学、地层对比和测井。一圈交流下来,使得大家对正在进行的活动了然于胸,工作起来目的性更强,干劲更足。除了常规的碰头会议外,在每一个新站位之前都会有该站位的情况介绍,以及一些有关工作地区的基础知识讲座等。

 

    除了一支敬业的科学家队伍外,IODP船上还配备了每个班次五到七名美国执行组织的技术人员,这些技术人员负责从甲板上接收岩芯、样品前处理(标签编写打印等)、切割岩芯、完成船上取样和样品测试后装箱以及实验室保洁等工作。船上的所有设施出现故障都可以找他们解决。另外每个班次有二到三个专门的IT工程师,处理船上计算机、仪器以及科学家个人的电脑问题。因此不管遇到任何问题,可及时找他们解决,他们都可以提供最快捷和专业的帮助,免除了科学家的后顾之忧。

 
    在前两个站位的古地磁测量中,我和乔·斯托纳(Joe Stoner)经历了磁通量跳跃(flux jump)的困扰,刚刚使用的软件在样品盖变形时也出现过状况。慢慢的我们建立了默契,根据取上来样品的多少随时调整我们测量的步骤和间隔。通常情况下,每一根1.5 m岩心至少需要十五分钟的测量时间,这样一根岩芯需要一小时十五分钟左右。我们又是在岩芯流程的最后,所以往往其他组的工作已经结束,我们还有一大堆样品待测。但是为了保证获得最高分辨率和最详细步骤的测量数据,我们都尽量按照设定好的步骤完成。这时候,我通常都不去看还有多少样品要测,充分发扬“只管耕耘不问收获”的老黄牛精神,牢记俺娘 “人怕干活活怕干” 的教导,所有待测样品都是这样奇迹般地测完的。为了迎接浅海站位高密度的样品采取(15-20分钟一个9.5 m长岩芯),我和乔决定在必要的时候可以减少一些退磁步骤,但是仍然保持2.5 cm的测量间距。由于我们的坚持,最终获得了超高分辨率的古地磁连续测试数据。在完成所有的岩芯样品测试后,我们两个人轮流负责各个站位的样品处理、撰写站位报告,准备站位演讲。在航次结束后及时上交了所有站位报告。

 

    贴心的后勤保障体系


    为了能更好地为船上的工作人员服务,提供尽可能可口的一日四餐,船上高薪聘请了几位大厨,每天搭配不同的菜品给大家。而且你还可以直接跟他们沟通,告诉他们你想吃什么,他们就会按照你的要求给你做。每餐有专门的一道菜品是给素食者准备的。我开始的时候全然看不懂菜单,只是凭眼睛点来,点什么就吃什么。我最喜欢的是每个星期天都有的一种布丁,像烤的面包,但是里面是中空的,不太甜还有淡淡的奶油味。英国来的埃琳(Erin McClymont,有机地化学家)告诉我,这在英伦有一个好听的名字,叫”约克郡鸽子”(Yorkshire Pigeon),是英国人星期天的标志性食物。食堂里随时都备有各种小面包和小点心,以备早饭或者晚饭吃不上的人先垫一垫。食堂里有各种冷热饮料,冰箱里有果汁和蔬菜汁可以补充人体所需的维生素,还有一个冰淇淋机,肠胃合适的话可以天天吃。为了活跃船上的气氛,食堂的工作人员时不时地不厌其烦地把食物搬到实验室外面的甲板上,给大家做BBQ。先前的几次由于天气太冷,在外面待不了多久大家就都给冻回来了。最开心的是最后一次,所有的钻探工作都结束了,我们坐在甲板的桌子旁,船的一侧是连绵的被冰川覆盖的圣伊利亚斯山,头顶上是罕见的暖洋洋的太阳和蓝天,周围的海面上不时有短尾鸌、海鸥等海鸟飞过,那一刻觉得天堂里也不过如此!

    宿舍是两个人公用的,上下铺,四个人共用一个厕所和淋浴室。白班和晚班的人通常只在岩芯实验室才能碰到。为了保证每个人在高强度的工作后能休息好,白班或者夜班的人工作时间时原则上不能返回宿舍。所以船上的人通常都会背着一个大大的背包来上班。但是古地磁学家在这一点上比较幸运,因为古地磁实验室的办公空间比较大,而且只有两个人,我们尽可以把东西存放到相应的抽屉里,不用每天背来背去。

    除了饭来张口外,船上也做到了衣来伸手。只要你把要洗的衣服放到船上提供的衣袋中,然后把他们放到房门外,你都会在十二个小时内拿到干净的衣服。船上专门雇佣了一个服务公司,趁着白班和夜班人员都不在的时候清扫房间,甚至为你叠好被子,撒上香水!

    在我们航次的两个多月时间里,阿拉斯加的天空在多数情况下都是阴云密布,而且很冷。即使穿着冬天的衣服,我还是不能在甲板上待太久时间,因此户外的活动比较少。大多数人选择到健身房去跑步。

    巧合的是,在整个航次的前半段,几乎每个星期都有科学家或者技术人员过生日,因此在他们工作的班次上都会有美味的蛋糕和大家共同的祝福。我很幸运地成为第一个在船上过生日的人,也是长这么大以来第一次正式地过生日。在航次期间,我们还赶上了6月21号的夏至,此时太阳直射北回归线。随船的两位专门搞航次宣传的教育家组织了一次舞会,并给大家制作了太阳眼镜,不愿到健身房跑步的我借此机会狠狠地锻炼了一把。在六月底和七月初,我们隆重庆祝了航次的半程日(hump day)以及加拿大和美国的国庆节(分别为7月1号和7月4号),因为航次过半以及恰逢两节,船上热烈庆祝了一番。那天早上,当我十一点半到餐厅时,餐厅里彩球飘飘,平时吃饭的地方布置成了自助餐厅,除了大大的螃蟹腿、大虾外,还有两个大大的蛋糕,分别写着加拿大生日快乐和美国生日快乐!

 
    关于如何更好地参与或者主导IODP航次的几点思考

 
    在出发的前一天,中国IODP办公室的拓守廷老师给我发了一封电子邮件,请我帮忙对中国 IODP的活动做些宣传。从上船开始,我就一直在思考该如何透过自己的切身经历获得一些什么。对于我来说,每天十二个小时不停地把重达五公斤的样品搬上搬下以致全身酸痛绝对不是最痛苦的事情,而作为一个参与者却无法透彻理解船上的资料所揭示的科学问题才是最痛苦的。除了少数几位著名的科学家外,中国科学家所普遍缺乏的,是对于某个前沿科学问题的把握以及在解决这个问题中不能发挥主导作用。虽然我们大多很勤奋,但是似乎缺乏提纲挈领的能力和带领一批出色的科学家为我所用的气魄。以前有人说,(海洋研究)家门口还没搞清楚,还谈什么深远海和世界的其他地区。我曾经深以为然,因此固步自封,不肯走向外面的世界。今天想来,在如此国际化的今天,这种想法和做法是多么不合时宜!为了让更多年富力强的年轻科学家早日走向国际舞台,我觉得我们应该可以做些什么。

    首先,更多地宣传中国IODP以及IODP对认识固体地球所作出的卓越贡献,鼓励科学家,尤其是青年科学家参与,使他们更早地了解国际前沿问题,从而尽早产生研究兴趣,为他们尽快成长和登上世界舞台提供机会。年轻的科学家大多没有其他项目所累,可以全身心地投入到这些基础研究中。中国IODP可以尝试筹措更多的资金,以增加中国科学家上船的名额。

    其次,参与钻探和取得IODP的样品只是我们的第一步,我们最终的目标是产生一批能够在自己的专业上有所突破、在世界舞台有一定影响力的成果。可以自己去发现、提出前沿科学问题,借助乔迪斯·决心号及其他钻探船的钻探能力、借助来自世界各地的科学家的头脑,更多地设计航次、完成我们制定的科学目标。

    距离1999年南海的184航次已经整整过去14年,那是第一个由中国科学家撰写申请、并组织实施的航次。目前正在实施的IODP346“亚洲季风”航次有两位中国科学家参加,综合大洋钻探计划在此画上一个句号,接替它的是新的国际大洋发现计划(International Ocean Discovery Program, IODP(2013-2023))。而今年年底即将实施的IODP349南海航次采用匹配性项目建议书的方式,由中国出资70%,获得优先实施以及主持该航次的权力。我猜想,时隔14年,中国主导的南海的第一个和第二个航次就是向着“从参加到主持”这个方向所作出的努力。在第二个南海航次中,中国即将有十多位科学家主持和参与该项研究,该航次的调查研究必定引发研究南海的形成和演化历史的热潮,也会吸引更多的科学家投身到海洋地质基础科学研究中。由南海航349航次次开始,一个新十年科学大洋钻探——国际大洋发现计划开始实施,我们希望能在这个舞台上扮演越来越重要的角色。

    “不经历风雨怎么见彩虹”,这是某首歌里唱的。经过这个始于艰难,最终以胜利结束的航次后,我可以说我不仅获得了智慧和意志、还获得了强健的肌肉和体魄。如果你足够“强壮”,如果你想尽早在国际舞台一试身手,那么来IODP航次吧!

 

 

 

 

    致谢:

    感谢中国IODP提供航次相关费用。感谢石学法研究员鼓励作者申请和参加该航次,感谢石学法研究员和鄢全树副研究员对本文文字的修改。