航次介绍

出人意料和情理之中

        南海大洋钻探349航次已近尾声,这个航次给我最大的感触是有很多“出人意料”的发现,但仔细分析后又都在“情理之中”。从“出人意料”到“情理之中”,这也许就是科学探索的真正乐趣吧。

        先说沉积物的类型。从浊流沉积,到火山角砾岩,再到钙质超微化石白垩,这些都是南海深海盆地的第一次发现,属于“出人意料”。但就像刘志飞教授前面三次报道中描述的那样,这些沉积物之所以出现,意味着南海动荡的深海沉积环境,所以完全在“情理之中”。这些“情理之中”的事情之所以“出人意料”,是因为原来我们在这些深海盆地缺乏钻探,所有的结论都来自地震剖面的解释和推测。

        再说沉积物中的微体化石。本航次三类微体化石,包括有孔虫、钙质超微化石和放射虫,在生物地层工作中可谓是相辅相成,漂亮地完成了对沉积物的定年工作。但是“出人意料”之事也是常有发生。在航次的第一个站位(U1431站)和第三个站位(U1433站)的沉积物层序中,承担主要作用的都是钙质超微化石和有孔虫,放射虫往往在顶部地层中出现,然后就不见了踪影。这两个站位,在接近大洋玄武岩基底的上面都发育了黄褐色的泥岩(见李春峰教授报道)。这段泥岩的年龄最关键,可以告诉盆地停止扩张的年龄。然而,这种泥岩中,钙质的有孔虫和超微化石却不见了,因此无法提供年龄的数据。正当大家一筹莫展的时候,久而不见的放射虫在这些泥岩中出现了,在关键时刻提供了年龄,发挥了重要作用。为什么放射虫只出现在钻孔沉积的顶和底呢?中间大部分时间放射虫去哪儿了?除了古海洋环境的因素外,恐怕化石保存条件也是重要的原因。中间绝大部分时间没有发现放射虫不意味着当时古海洋中没有放射虫生活,可能是由于溶解作用没有保存下来。所以放射虫化石的“出人意料”也是在“情理之中”。

作者在甲板采集取芯器(core catcher)样品

        除了放射虫,钙质超微化石也有许多“出人意料”之举。最“出格”的是在上述两个钻孔的玄武岩的夹缝沉积物中发现了超微化石。第一个站位在最下面一筒玄武岩岩芯的最底部有一些沉积物,发现了古新世(老到5000万年前)的超微化石。这让船上的所有科学家都大吃一惊,因为这大大出乎了原先的预料,这是要改变南海形成历史的大事呀?后面经过仔细分析后,认为可能是化石再沉积的结果,不能作为确定年龄的证据。在第三个站位,超微化石又故伎重演,在下面玄武岩夹缝中发现了一小块沉积岩,经过分析,发现了早中新世早期的超微化石。这一发现,再一次引起轰动,因为按原来的推测,南海西南次海盆停止扩张的年龄应该在1600万年左右。到底这些超微化石是否原地沉积还是从其他地方搬运而来,到本文完稿时,我们还在继续分析和讨论,相信一定能找到其存在的“情理”。

        有孔虫、钙质超微化石和放射虫可谓是海洋微体化石的三大金刚。其中,有孔虫无论在年代地层学还是在古海洋学研究中,始终扮演着“老大”的地位。因为有孔虫氧同位素曲线不但可以给出高分辨率的年代,而且还可以推测古海洋和古气候演化历史。然而,在第三站位,有孔虫“老大”的地位受到了挑战。因为广泛和大段分布的钙质超微化石软泥(或白垩)的风头盖过了有孔虫,有孔虫在多数样品中保存不佳、化石不多。这一发现又是“出乎意料”,有孔虫又去哪儿了?是溶解掉了吗?但为什么同是钙质化石的超微化石会大量保存下来呢?原来,钙质超微化石的方解石成分较纯,而有孔虫方解石中含有微量的镁,所以钙质超微化石较有孔虫抗溶,再加上快速搬运和埋藏,能够保存下来。这样,有孔虫化石不多也在“情理之中”。

        “出人意料和情理之中”,是2005年全国高考的作文题目。我在“超微小屋”,一边观察显微镜下的样品,一边回想着航次开始以来的种种收获、喜悦和困惑,突然想到了用这个题目也许最能诠释我此刻的感受。船上的工作只是整个航次科学研究的开始,大量的实验研究工作需要航次后岸上进行。“出人意料”的发现肯定还会层出不穷,但是随着研究的深入,一切皆会在“情理之中”!

 

(作者:刘传联,2014年3月18日凌晨,于南海“决心号”钻探船“超微小屋”)

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