航次介绍

动荡的南海深部(三):动荡中的平静

        在南海大洋钻探349航次第一个站位(编号U1431),我们发现了被喻为“海底风暴”的浊积沉积(浊积岩)、记录海底火山爆发的火山角砾岩、以及代表海底扩张的大洋玄武岩,这是南海中部海盆一千六百万年以来的演绎史。然而,南海深部并非每处都这样动荡,第三个站位钻探的结果却是记录相对平静的演化历史,这出乎我们船上科学家的预料。科学钻探的诱人之处就在于不断地发现地球深处的奥秘。

        我们是在3月8日到达了第三个站位(编号U1433),这是位于南海西南部的深水盆地,水深约4390米,比第一个站位还深150米,这里的海底周围一百公里范围内也分布着几座海山。迄今为止,我们已钻穿了八百米厚的沉积层序,发现这里的深海要安静许多。钻取的岩芯在上部两百多米都是厚层的泥质沉积,偶偶夹杂一些很薄的粉沙层,这些沉积物说明当时沉积环境的水动力条件不强,虽然薄层的粉沙也指示短时的动荡,但这里的深海底部总体相对安静。这让我们感叹南海深部“深不可测”,因为我们当时预测这个站位上部地层都是以浊积沉积为主,钻探的发现却揭示了一个截然不同的深海沉积环境。继续钻进时,我们仍然想象可能有浊流或火山碎屑沉积的出现,毕竟这里距离第一个站位仅有三百多公里距离,而且处于同一个区域的深海环境。

        然而,钻进到三百多米时迎接我们的仍然是厚层泥质沉积,但夹有中厚层的钙质沉积物。这些钙质沉积层就如刘传联教授在“决心号上的超微小屋”文中的描述,是由钙质超微化石组成的钙质软泥,钙质超微化石一般仅有几微米大小,专业术语称为“钙质超微化石软泥”。有时在钙质超微化石软泥层的底部见有颗粒稍大的有孔虫软泥,有孔虫化石的大小从几十微米到几百微米,如李前裕教授在“探究深海生物化石编年”文中所述,我们称其为“有孔虫软泥”。钙质软泥沉积层只有在碳酸盐补偿深度(简称CCD,见刘传联教授的“决心号上的超微小屋”)之上才能形成,南海现今的CCD深度是3500米左右,而这个站位水深远超过CCD深度,加上钙质软泥的粒度变细层序,我们推断新出现的钙质软泥仍然是一种浊流形成的产物,可能是从附近的海山斜坡快速搬运而来。但尽管这样,这样钙质软泥形成的动荡环境还远不及第一个站位频繁发生沙泥质浊流的强度。

IODP 349航次钻取的南海钙质超微化石软泥“白垩”

        继续钻进到距海底五六百米深度时,不断有厚层的钙质超微化石软泥出现,厚度有时达到七八米。这时的沉积物由于埋藏很深,加上当时可能地热的作用,沉积物已经开始固结成坚硬的岩石,我们将这种由钙质软泥形成的岩石称为“白垩”。“白垩”(chalk)是一种白色、质软、多孔隙、形成于深海环境、由方解石矿物组成的石灰岩。这个词起源于欧洲的地质地层单位,即晚白垩世“Chalk Group”(即白垩群),由于其颜色灰白、矿物成份单一,非常别具特色,后来地质学界将这类石灰岩都称为“chalk”。最简单的例子,就是老师在上课时使用的“白色粉笔”也称为“chalk”,这是因为“白垩”这种石灰岩在颜色和成份上就如同粉笔一样。由钙质超微化石软泥成岩就形成“钙质超微化石白垩”,由有孔虫软泥成岩就称为“有孔虫白垩”。我们钻探获得的钙质超微化石白垩层,在其底部通常会有十来厘米厚的有孔虫白垩,显示其仍然起源于浊流成因。但如此之厚的钙质超微化石白垩让我们感到迷惑,一次浊流活动如何形成这么厚、而且成份均一的钙质超微化石沉积?为什么没有如同第一个站位那样形成大规模厚层砂泥岩组成的浊流沉积?

        航次钻探已进行了一个半月,从南海深部的动荡到相对平静,一系列的发现给我们带来更多有待解答的科学疑问,探索南海深部的奥秘可能才真正开始。

 

(作者:刘志飞,2014年3月16日,于南海“决心号”钻探船)

联系地址:上海市四平路1239号,同济大学海洋地质国家重点实验室,邮编200092

电 话:021-6598 2198;传真:021-6598 8808

Email: iodp_china@tongji.edu.cn         备案号:沪ICP备05009282号-1